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CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias QUÍMICA BÁSICA 1 TA TI AN A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 2 M Ó D U LO 1 C IÊ N CI AS D A N AT UR EZ A e su as te cn ol og ia s VISÃO GERAL DA MATÉRIA O que é a Química e a matéria Neste módulo inicial, é muito importante deixar claro o que é o estudo da Química. Para tal, temos que defini-la: “Química é o estudo da matéria, das suas transformações e da energia envolvida nelas”. Então, o que quer dizer matéria? “Matéria é tudo que possui massa e ocupa espaço (ou seja, tem volume).” Olhe à sua volta. Provavelmente, você está em uma mesa, com um computador e alguns materiais de es- tudo (lápis, caneta, borracha etc.). Esses materiais possuem massa? Eles ocupam espaço? Claro que a resposta é positiva, e, portanto, isso os engloba como matéria e parte do estudo da Química. Vire sua cabeça um pouco mais. Consegue perceber que absolutamente tudo à sua volta tem massa e ocupa espaço? Estudar Química, portanto, é estudar o que está à sua volta e compreender a dinâmica dessa infinidade de materiais diferentes que nos cercam a todo momento. Neste módulo, portanto, vamos nos concentrar em estudar a forma com que a matéria se apresenta, em sua visão macroscópica (visível a olho nu) e microscópica (a nível molecular). Visão macroscópica da matéria Vamos começar estudando a matéria sob o ponto de vista visível – o macroscópico –, ou seja, o ponto de vista que conhecemos no nosso dia a dia. Para facilitar nosso estudo, primeiramente precisamos isolar uma por- ção de matéria. A essa porção de matéria isolada damos o nome de sistema. “Sistema é o nome dado a uma porção de matéria isolada para estudo.” A partir daí, podemos classificar esses sistemas em homogêneos ou heterogêneos. 1. Sistema homogêneo Este tipo de sistema será visualmente uniforme e apresentará as mesmas características em todos os seus pontos. Como o sistema apresenta somente uma porção homogênea, podemos dizer que ele contém uma fase. Note que essa porção uniforme pode estar em qualquer estado físico: sólido, líquido ou gasoso. “Fase é uma porção homogênea de matéria.” 2. Sistema heterogêneo Caso o sistema não seja visualmente uniforme, ele possuirá mais de uma fase, e, portanto, será heterogêneo. Visão macroscópica dos estados físicos da matéria Podemos encontrar a matéria na Natureza em três estados físicos diferentes: 1. Sólido: a matéria se encontra com a forma e volume definidos e próprios, como se observa no ouro. 2. Líquido: a matéria se encontra com forma indefinida (amorfa) e volume definido, como a água. 3. Gasoso: a exemplo do ar, que já comentamos, a matéria no estado gasoso terá forma e volume indefinidos. TA TI AN A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 3 M Ó D U LO 1 C IÊ N CI AS D A N AT UR EZ A e su as te cn ol og ia s Visão microscópica da matéria Os átomos podem aparecer na Natureza liga- dos ou não uns aos outros, formando diferentes combi- nações. Cada combinação é uma diferente molécula. Como exemplo, temos os sistemas a, b, c e d da figura, onde cada elemento está representado por uma esfera com cores diferentes. No sistema a, temos três elementos diferentes, formando três diferentes com- binações de átomos e, portanto, também três subs- tâncias. Já em b, observa-se apenas um elemento, porém, apenas uma combinação de átomos e, portan- to, uma substância. Em c, temos dois elementos e uma substância. E, finalmente, em d, temos dois elementos e duas substâncias. Se um sistema for composto exclusivamente de uma substância, ele será uma substância pura. Se um sistema for composto exclusivamente de uma substância, ele será uma substância pura. “Um sistema será uma substância pura, se ti- ver a composição constante.” Uma substância pura pode, ainda, ser classi- ficada de duas formas: caso seja composta por apenas um elemento, será uma substância simples. Sendo composta por mais de um elemento, será uma subs- tância composta. Uma substância simples é aquela composta por apenas um elemento. Exemplos: O2, O3, N2, P4. Uma substância composta é aquela composta por mais de um elemento. Exemplos: H2O, CH4, C2H6O. Caso o sistema apresente mais de uma subs- tância, é denominado mistura. “Uma mistura é um sistema com mais de uma substância.” Podemos, então, classificar um sistema de quatro formas diferentes: Visão microscópica dos estados físicos da matéria Como dito anteriormente, podemos encontrar a matéria na Natureza em três estados físicos diferen- tes: sólido, líquido ou gasoso. A diferença microscópica entre eles será, fundamentalmente, o nível de agita- ção dos elementos e a distância entre eles. 1. Sólido: a matéria se encontra com pouca agitação e pouca distância entre as partículas. 2. Líquido: a matéria se encontra com nível médio de agitação e distância. 3. Gasoso: a exemplo do ar, que já comentamos, a matéria no estado gasoso terá alto nível de agitação e distância entre as partículas. TA TI AN A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 4 M Ó D U LO 1 C IÊ N CI AS D A N AT UR EZ A e su as te cn ol og ia s APLICANDO PARA APRENDER (A.P.A.) 1. Observe a ilustração. Fonte: http://turma41escolabrasilia.wordpress. com/2013/05/13/mudanca-de-estado-fisico-da-agua/ Quais estados físicos aparecem nos quadri- nhos (I), (II) e (III), respectivamente? 2. (Ufrgs 2019) A água é uma das raras substân- cias que se pode encontrar, na natureza, em três estados de agregação. O quadro abaixo mostra algumas caracterís- ticas dos diferentes estados de agregação da matéria. Propriedade Sólido Líquido Gasoso Fluidez Não fluido Fluido I Mobilidade molecular Quase II Grande Forças de interação Fortes III Fracas Assinale a alternativa que preenche correta- mente as lacunas do quadro acima, indicadas com I, II e III, respectivamente. a) Não fluido – Pequena – Moderadamente fortes b) Não fluido – Grande – Fracas c) Fluido – Pequena – Moderadamente fortes d) Fluido – Grande – Fracas e) Fluido – Quase nula – Muito fortes 3. (Fuvest) Uma postagem de humor na internet trazia como título “Provas de que gatos são lí- quidos” e usava,como essas provas, fotos reais de gatos, como as reproduzidas aqui. Bored Panda. https://www.boredpanda.com. Adaptado. O efeito de humor causado na associação do título com as fotos baseia-se no fato de que líquidos: a) metálicos, em repouso, formam uma super- fície refletora de luz, como os pelos dos ga- tos. b) têm volume constante e forma variável, pro- priedade que os gatos aparentam ter. c) moleculares são muito viscosos, como apa- rentam ser os gatos em repouso. d) são muito compressíveis, mantendo forma mas ajustando o volume ao do recipiente, como os gatos aparentam ser. e) moleculares são voláteis, necessitando esto- cagem em recipientes fechados, como os ga- tos aparentam ser. 4. (Col. Naval) Um copo de vidro caiu de uma mesa e, ao tocar o chão, quebra em pequenos pedaços. Estes pequenos pedaços podem ser classificados como: a) átomos de vidro. b) prótons que formam o vidro. c) corpos da matéria vidro. d) objetos de vidros. e) moléculas de vidro. 5. (IFCE) Para a ciência, matéria é tudo aqui- lo que tem massa e ocupa lugar no espa- ço. A matéria é possuidora de uma série de propriedades,que, em conjunto servem para identificá-la. Análise o seguinte experimen- to: Determinação do ponto de fusão de uma substância X; observação de um valor abaixo do tabelado para essa substância. Isso pode significar que: a) a porção de substância utilizada na determi- nação foi menor que o necessário. b) a porção de substância utilizada na determi- nação foi maior que o necessário. c) uma fração da substância não pode ser fundida. d) a substância é possuidora de impurezas. e) a substância possui um grau 100% puro. 6. (Enem) Quando definem moléculas, os livros geralmente apresentam conceitos como: “a menor parte da substância capaz de guardar suas propriedades”. A partir de definições desse tipo, a ideia transmitida ao estudante é a de que o constituinte isolado (moléculas) contém os atributos do todo. TA TI AN A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 5 M Ó D U LO 1 C IÊ N CI AS D A N AT UR EZ A e su as te cn ol og ia s É como dizer que uma molécula de água pos- sui densidade, pressão de vapor, tensão su- perficial, ponto de fusão, ponto de ebulição, etc. Tais propriedades pertencem ao conjun- to, isto é, manifestam-se nas relações que as moléculas mantêm entre si. (Adaptado de OLIVEIRA, R.J. O mito da substância. Química Nova na Escola, nº 1, 1995.) O texto evidencia a chamada visão substancia- lista que ainda se encontra presente no ensino da Química. Abaixo, estão relacionadas algu- mas afirmativas pertinentes ao assunto. I. O ouro é dourado, pois seus átomos são dourados. II. Uma substância “macia” não pode ser fei- ta de moléculas “rígidas”. III. Uma substância pura possui pontos de ebulição e fusão constantes, em virtude das interações entre suas moléculas. IV. A expansão dos objetos com a temperatura ocorre porque os átomos se expandem. Dessas afirmativas, estão apoiadas na visão substancialista criticada pelo autor apenas: a) I e II. b) III e IV. c) I, II e III. d) I, II e IV. e) II, III e IV. 7. (PUC-MG) Em um laboratório de Química, foram encontrados cinco recipientes sem ró- tulo, cada um contendo uma substância pura líquida e incolor. Para cada uma dessas subs- tâncias, um estudante determinou as seguin- tes propriedades: I. Ponto de ebulição II. Massa III. Volume IV. Densidade Assinale as propriedades que podem permitir ao estudante a identificação desses líquidos. a) I e II. b) I e III. c) II e IV. d) I e IV. 8. (UEL) A teoria corpuscular da matéria é fun- damental dentro do pensamento científico; suas origens remontam à Grécia do século V a.C., quando Leucipo e Demócrito formularam algumas proposições sobre a natureza da ma- téria, resumidas a seguir: A matéria é constituída de “átomos“, pe- quenas partículas (corpúsculos) indivisí- veis, não constituídas de partes. Os átomos podem variar quanto à forma. Os átomos estão em movimento desorde- nado, constante e eterno. Tais proposições tinham por objetivo fornecer elementos para uma explicação lógica do fun- cionamento do mundo. Por exemplo, de acor- do com os filósofos gregos, a água espalha- -se sobre uma superfície plana porque seus átomos seriam esféricos e lisos, rolando uns sobre os outros; os átomos dos corpos sólidos seriam ásperos, ou dotados de pontas e gan- chos que os prenderiam uns aos outros. Leucipo e Demócrito não fizeram referência à massa das partículas, característica hoje aceita como essencial. No entanto, a ideia de ambos de que as partículas estão em cons- tante movimento ainda continua válida. Qual das afirmações, envolvendo o movimento das partículas, é incorreta? a) No estado gasoso, as partículas estão em mo- vimento desordenado, relativamente afasta- das umas das outras. b) Devido à massa, as partículas em movimento contêm energia cinética. c) No estado líquido, embora ainda em movi- mento, as partículas estão mais próximas que no estado gasoso. d) A pressão dos gases pode ser explicada pelo choque de suas partículas contra as paredes do recipiente. e) O estado físico sólido é o único no qual as partículas não se movimentam. 9. (ITA) O fato de um sólido, nas condições am- bientes, 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 à 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. 10. (UFF) São dadas as soluções: argônio dissolvido em nitrogênio; dióxido de carbono dissolvido em água; etanol dissolvido em acetona; mercúrio dissolvido em ouro. Estas soluções, à temperatura ambiente, são classificadas de acordo com seu estado físico em, respectivamente: a) líquida, líquida, gasosa, líquida. b) gasosa, gasosa, líquida, sólida. c) líquida, gasosa, líquida, líquida. d) gasosa, líquida, líquida, sólida. e) líquida, gasosa, líquida, sólida. TA TI AN A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ANOTAÇÕES 6 M Ó D U LO 1 C IÊ N CI AS D A N AT UR EZ A e su as te cn ol og ia s TA TI AN A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30 T AT IA N A C O LA R ES B AR BO SA 3 26 99 33 98 30