1-2_SUBSTANCIAS-_Misturas

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Substâncias e Misturas
Substâncias químicas
Os átomos ligados, ou seja, as moléculas, representam substâncias químicas, cada uma identificada por uma fórmula química como, por exemplo, H2O, que representa a substância água e sua molécula indica que sua composição é de dois átomos do elemento hidrogênio e um átomo do elemento oxigênio.
 
Diferencia-se uma mistura de uma substância pura normalmente através de suas constantes físicas, tais como: ponto de ebulição (PE), ponto de fusão (PF), densidade (d) e solubilidade (solub). As substâncias puras mantêm suas constantes durante as mudanças de estado, diferentemente das misturas. 
Exemplos: 
Água pura: - PE = 100ºC; PF = 0ºC; d = 1g/cm 3. 
Água e sal de cozinha (NaCl): não apresentam constantes. 
Álcool Puro: PE = 78,5ºC; PF = -177ºC; d = 0,79g/cm3. 
Álcool e Água: não apresentam constantes. 
 
Misturas
 
Mistura é a reunião de duas ou mais substâncias sem que haja reação química entre elas, e mantendo cada qual suas propriedades. 
Na mistura de água e açúcar, não é possível distinguir visualmente um componente do outro: o açúcar desapareceu na água. É uma Mistura Homogênea. 
Já na mistura de água e talco, é perfeitamente possível distinguir visualmente as duas substâncias. É uma Mistura Heterogênea. 
 A definição de misturas homogêneas e heterogêneas está ligada ao modo como se percebe a mistura. Assim, uma mistura que a olho nu nos parece homogênea, quando vista ao microscópio pode revelar-se heterogênea. Assim, ela é homogênea do ponto de vista macroscópico e heterogênea do ponto de vista microscópico
    
COLÓIDES- As misturas heterogêneas cujos componentes só podem ser observados por microscópio, pois estão na forma de partículas muito pequenas podem ser chamadas de colóides. 
Entre outros são colóides: os alimentos como a gelatina e a maionese; alguns produtos farmacêuticos como pomadas e cremes; e o sangue. 
As misturas heterogêneas apresentam fases distintas; mistura bifásica, trifásica, tetrafásica etc.
 
 É possível diferenciar uma mistura de uma substância pura observando suas propriedades específicas, como ponto de fusão e o ponto de ebulição.
A água pura, por exemplo, ferve a 100ºC (ao nível do mar). Essa temperatura (ponto de ebulição) permanece constante durante toda a fervura. Já quando se ferve uma mistura de água com sal, o ponto de ebulição aumenta. O mesmo vale para o ponto de fusão.
 
SOLUÇÕES - MISTURAS, DISPERSÕES E SUSPENSÕES
Mistura é qualquer sistema formado de duas ou mais substâncias puras, denominadas componentes. 
Pode ser homogênea ou heterogênea, conforme apresente ou não as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinada. 
Toda Mistura Homogênea é uma SOLUÇÃO, por definição. 
Propriedades Coligativas das Soluções
A análise química de um líquido puro e de uma solução desse líquido como solvente revela que a presença do soluto provoca mudanças no comportamento do líquido. 
Tais mudanças recebem o nome de propriedades coligativas. 
Principais mudanças sofridas por um líquido que contem um soluto não volátil dissolvido:
A Pressão de vapor do líquido diminui.
O Ponto de Ebulição do líquido aumenta.
O Ponto de congelamento do líquido diminui.
A Pressão osmótica varia
DEFINIÇÕES:
Pressão de Vapor de um líquido é a pressão que seus vapores exercem quando em equilíbrio dinâmico com o líquido.
Temperatura de Ebulição - Um líquido entra em ebulição quando sua pressão máxima de vapor é igual à pressão ambiente (atmosférica).
 A temperatura de ebulição depende da P, pois a pressão máxima de vapor é função da temperatura. A água ferve a 1000C, quando a P externa é de 760 mm de Hg, mas ferverá a 900C, se a P for igual a 525,8 mmHg.
Temperatura de Fusão - Varia pouco com a P externa.
Na água, um aumento de 100 atm implica na diminuição do ponto de fusão de 00C para – 0,750C; no caso do estanho, há um aumento de 231,89 0C para 232,210C.
Enquanto a T de ebulição de qualquer substancia aumenta com o aumento da P, o mesmo não acontece com a temperatura de fusão de todas as substancias.
Ex.: a diminuição da T de fusão da água com o aumento da P possibilita a patinação no gelo. O peso do patinador aumenta a Pressão sobre o gelo, diminuindo a Temp. de fusão. Com isso, no local em que o patinador se encontra, o gelo se liquefaz e ele pode deslizar suavemente. Após sua passagem, com ausência da pressão adicional, a água solidifica-se novamente.
Pressão osmótica é a mínima pressão externa aplicada que impede que haja osmose. A difusão de um líquido para outro através de uma membrana semipermeável recebe o nome de osmose. Portanto, a pressão osmótica depende da concentração da solução.
Quando 2 soluções apresentam a mesma pressão osmótica, são denominadas isotônicas. Van´t Hoff demonstrou que a equação da pressão osmótica é igual a eq. dos gases perfeitos:
						PV= n RT
Em que p é a pressão osmótica da solução,
V é o volume da solução,
n a quantidade de matéria do soluto
R a constante geral dos gases e 
T a temp. absoluta da solução
Como C= n / V, substituindo na eq. Geral, pode-se trabalhar com concentração:
P= C RT
Solução Isotônica- é aquela quando 2 soluções apresentam a mesma pressão osmótica. Quando, a nível celular, se coloca uma célula numa solução isotônica, esta perde e ganha água à mesma velocidade. 
Quando se coloca a mesma célula numa solução Hipertônica, isto é, onde a concentração de íons é muito elevada, esta perde água para o exterior, encolhendo. 
Finalmente, quando se coloca a mesma célula num meio Hipotônico (conc. menor de íons), há entrada de grandes quantidades de água para o interior da célula, podendo ocorrer a lise celular.
Exemplos de algumas situações relacionadas com essas propriedades:
O uso de aditivos como o etilenoglicol à água do radiador de carros evita que ela entre em ebulição, no caso de um superaquecimento do motor.
Nos países em que o inverno é rigoroso, joga-se sal nas estradas e ruas com acúmulo de neve para derretê-la (o ponto de congelamento diminui).
Se for adicionado sal a uma verdura crua, as células vão perder água mais rapidamente, murchando em pouco tempo (osmose)
Assim: 
Pressão de vapor, ponto de fusão, ponto de ebulição e Pressão Osmótica, dependem do número de partículas do soluto na solução e não da natureza dessas partículas. 
MISTURA EUTÉTICA E MISTURA AZEOTRÓPICA
MISTURA EUTÉTICA
Uma mistura Eutética tem o comportamento igual ao de substancia puras quando submetidas à fusão, apesar de serem formadas por 2 elementos ou compostos distintos. Em se tratando de fusão, está relacionado com substancias sólidas.
Os exemplos são as ligas metálicas como a solda, entre outras. 
O bronze é obtido por meio da mistura eutética de cobre e estanho, e a solda é uma liga de estanho e chumbo.
A temperatura durante o período de fusão dos metais se mantém inalterada (PF constante). Se fosse uma mistura comum, um dos elementos iria se fundir primeiro, mas neste caso o ponto de fusão é o mais baixo possível e todos os seus componentes cristalizam simultaneamente a partir do líquido. 
Ou seja,o ponto de fusão de uma mistura eutética é inferior às temperaturas de fusão de cada componente da mistura.
Explicando o exemplo da solda, sabe-se que o ponto de fusão da solda é menor do que o ponto de fusão de seus componentes isolados. 
A solda funde a uma temperatura de 1830C, enquanto que o estanho funde a 2320C e o chumbo a 3270C.
MISTURA AZEOTRÓPICA
São misturas que, como exceção, se comportam como se fossem substâncias puras em relação à ebulição, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do início ao fim da ebulição. Essas são chamadas misturas azeotrópicas. 
 Ex.: Quando se tem uma mistura de 4% de água com 96% de álcool é considerada uma mistura azeotrópica, permanecendo constante durante todo o processo de ebulição, sem que o sistema se desfaça em seus componentes. 
		Álcool (96%) e água (4%)
		Água pura PE = 100ºC
		Álcool puro PE = 78,3ºC
		Mistura azeotrópica PE = 78,0ºCNão é conhecida nenhuma mistura que seja eutética e azeotrópica simultaneamente. 
LIGAS METÁLICAS
	Quando em misturas um dos componentes é um metal, forma-se uma liga metálica. As ligas metálicas apresentam características diferentes dos metais puros e por isso podem ser utilizadas com maior vantagem em relação ao metal puro. 
Ex.: Aço Carbono 
A composição da liga é o que confere ao aço o seu nível de resistência mecânica. 
O ferro gusa, primeira etapa de fabricação do aço, é o mesmo para todos os produtos. 
Na fase seguinte, quando os elementos de liga são adicionados ou suprimidos no ferro gusa, é que são determinadas as grandes famílias de aço, dos mais rígidos aos mais estampáveis. 
O Carbono é o principal elemento endurecedor em relação ao ferro. 
Outros elementos, como o manganês, o silício e o fósforo, participam igualmente do ajuste do nível de resistência do aço. 
A quantidade de Carbono define sua classificação: o baixo carbono possui no máximo 0,30% do elemento; o médio carbono apresenta de 0,30 a 0,60% e o alto carbono possui de 0,60 a 1,00%. A Tabela 1 apresenta algumas ligas metálicas, aplicações e características.
TABELA 1 - LIGAS METÁLICAS
	Liga metálica
	Componentes
	Característica
	Uso
	Aço
	Ferro e carbono
	Resistente à corrosão
	navios, ut. domésticos
	Aço inoxidável
	Aço e Cromo
	Resistente à corrosão
	utensílios domésticos
	Aço –Níquel
	Aço e Níquel
	Resistência mecânica
	canhões, material de blindagem
	Aço-Tungstênio
	Aço e Tungstênio
	Alta dureza
	brocas, pontas de caneta
	Amálgama
	Mercúrio, prata e estanho
	
	restauração de dentes
	Bronze 
	Cobre e Estanho
	Resistente à corrosão
	moedas, sinos
	Latão
	Cobre e Zinco
	Resistente à corrosão
	navios, tubos
	Ouro 18 quilates
	Ouro e cobre
	alta ductibilidade e maleabilidade
	Jóias
	Prata de lei
	Prata e cobre
	Aumento da dureza
	utensílios domésticos,  
ornamentos
Liga de aço - Fe + C
Obtenção do aço
Para se obter o aço a partir do ferro gusa é necessário:
• Retirar o carbono do ferro gusa
• Retirar as “impurezas” do ferro gusa
• Aumentar a temperatura do ferro liquido
 Liga de aço inoxidável:
Fe + C + Cr + Ni
O ferro gusa é a principal matéria prima do aço. Sua composição aproximada é da ordem de:
C = 3 a 6%
Mn = 0,5 %
Si = 1 a 4%
P = o mais baixo possível (0,1%)
S = o mais baixo possível (0,1%)
O alto forno derrete o minério de ferro e o purifica, transformando-o em um liquido 95% ferroso chamado de ferro gusa. 
A reação química (queima perfeita) que ocorre na transformação do minério de ferro em ferro gusa é dada por: 
Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3CO2 
 hematita