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5/11/2015 1 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Disciplina: QUÍMICA GERAL AULA 1 INTRODUÇÃO : MATÉRIA, MEDIDAS E ENERGIA Profa. Dra. ANA MARIA PIRES Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. •ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, tradução técnica: Ricardo Bicca de Alencastro. 5ª Ed. Porto Alegre; São Paulo: Bookman, 2012. 922p. •MAHAN, B. H.; MEYERS, R. J. Química: um curso Universitário. São Paulo: Edgard Blucher, 1998. 582p. Tradução da 4ª ed. Americana •BROWN; LeMAY; BURSTEN. Química a ciência Central. 9a ed. São Paulo, Pearson, 2007. 972p. •ROSENBERG, J. L. Química geral. 6 ed. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1982. 351p. •ROZENBERG, I. M. Química geral. 4.ed. São Paulo: Nobe,l 1983. 351p. •RUSSEL, J. B. Química geral. 2.ed. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1994. 2v. BIBLIOGRAFIA: Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. • Transição da Idade da Pedra para a Idade dos Metais (Cobre, Bronze e Ferro). A Química é dividida em 3 níveis: 1. Nível Macroscópico – matéria e suas transformações; 2. Nível Microscópico (submundo) – rearranjo dos átomos; 3. Nível Simbólico – descrição dos fenômenos por símbolos e equações matemáticas. 5/11/2015 2 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. O O estudoestudo dada químicaquímica A A perspectivaperspectiva molecular molecular dada químicaquímica •• A A matériamatéria é o material é o material físicofísico do do universouniverso.. •• A A matériamatéria é é constituídaconstituída de de relativamenterelativamente poucospoucos elementoselementos.. •• No No nívelnível microscópicomicroscópico, a , a matériamatéria consisteconsiste de de átomosátomos e e moléculasmoléculas.. •• Os Os átomosátomos se se combinamcombinam parapara formarformar moléculasmoléculas.. •• As As moléculasmoléculas podempodem consistirconsistir do do mesmomesmo tipotipo de de átomoátomo ouou de de diferentesdiferentes tipostipos de de átomosátomos.. Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. A A perspectivaperspectiva molecular molecular dada químicaquímica O estudo da químicaO estudo da química Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Por que estudar química ???? • A química é essencial para a nossa compreensão de outras ciências. • A química também é encontrada em nossa vida diária. O O estudoestudo dada químicaquímica Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. A QUÍMICA ESTÁ PRESENTE NO NOSSO COTIDIANO? ? ?? ? 5/11/2015 3 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Estados da matéria • A matéria pode ser um gás, um líquido ou um sólido. • Esses são os três estados da matéria. • Os gases não têm forma nem volume definidos. • Os gases podem ser comprimidos para formarem líquidos. • Os líquidos não têm forma, mas têm volume. • Os sólidos são rígidos e têm forma e volume definidos. ClassificaçõesClassificações dada matériamatéria http://zeus.qui.ufmg.br /~qgeral/?attachment_i d=490 http://www.mundoeducacao.com/upload/conteudo_legenda/1f00a396289a4e1436a7c02093207a40.jpg Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Substâncias puras e misturas • Os átomos consistem de apenas um tipo de elemento. • As moléculas podem consistir de mais de um tipo de elemento. – As moléculas podem ter apenas um tipo de átomo (um elemento). – As moléculas podem ter mais de um tipo de átomo (um composto). • Se mais de um átomo, elemento ou composto são encontrados juntos, então a substância é uma mistura. Classificações da matériaClassificações da matéria Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Substâncias puras e misturas ClassificaçõesClassificações dada matériamatéria O2(l) 5/11/2015 4 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Substâncias puras e misturas • Se a matéria não é totalmente uniforme, então ela é uma mistura heterogênea. • Se a matéria é totalmente uniforme, ela é homogênea. • Se a matéria homogênea pode ser separada por meios físicos, então ela é uma mistura. • Se a matéria homogênea não pode ser separada por meios físicos, então ela é uma substância pura. • Se uma substância pura pode ser decomposta em algo mais, então ela é um composto. ClassificaçõesClassificações dada matériamatéria Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Elementos • Se uma substância pura não pode ser decomposta em algo mais, então ela é um elemento. • Existem 118 elementos conhecidos. • A cada elemento é dado um único símbolo químico (uma ou duas letras). • Os elementos são a base de constituição da matéria. • A crosta terrestre consiste de 5 elementos principais. • O corpo humano consiste basicamente de 3 elementos principais. Classificações da matériaClassificações da matéria Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Elementos ClassificaçõesClassificações dada matériamatéria Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Elementos • Os símbolos químicos com uma letra têm aquela letra maiúscula (por exemplo, H, B, C, N, etc.) • Os símbolos químicos com duas letras têm apenas a primeira letra maiúscula (por exemplo, He, Be). Classificações da matériaClassificações da matéria http://www.sciencequiz.net/jcscience/jcchemistry/matching/elements_smart.htm 5/11/2015 5 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Compostos • A maioria dos elementos se interagem para formar compostos. • As proporções de elementos em compostos são as mesmas, independentemente de como o composto foi formado. • Lei da Composição Constante (ou Lei das Proporções Definitivas): – A composição de um composto puro é sempre a mesma. ClassificaçõesClassificações dada matériamatéria Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Compostos • Quando a água é decomposta, sempre haverá duas vezes mais gás hidrogênio formado do que gás oxigênio. ClassificaçõesClassificações dada matériamatéria http://cdn.instructables.com/F4A/54HN/F5R8MQ53/F4A54HNF5R8MQ53.LARGE.gif http://coolsciencegifs.tumblr.com/post/79152953684/e lectrolysis-of-water-an-easy-way-to-remember • As substâncias puras que não podem ser decompostas são elementos. Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Misturas • As misturas heterogêneas não são totalmente uniformes. Classificações da matériaClassificações da matéria Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. As misturas homogêneas são totalmente uniformes. As misturas homogêneas são chamadas de soluções. http://media1.shmoop.com/images/chemistry/chembook _matterprop_graphik_7.png http://study.com/cimages/multimages/16/brass_and_steel.png http://www.alunosonline.com.br/quim ica/composicao-ar.html 5/11/2015 6 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Mistura Homogênea ar NaCl(aq) Latão (liga cobre e zinco) Disciplina de Química Geral – Licenciatura emFísica - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Mistura homogênea = solução Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Mudanças físicas e químicas • Quando uma substância sofre uma mudança física, sua aparência física muda. • As mudanças físicas não resultam em uma mudança de composição. PropriedadesPropriedades dada matériamatéria – O derretimento do gelo: um sólido é convertido em um líquido. 5/11/2015 7 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Mudanças físicas e químicas PropriedadesPropriedades dada matériamatéria • Quando uma substância muda sua composição, ela sofre uma alteração química: – Quando o hidrogênio puro e o oxigênio puro reagem completamente, eles formam água pura. No frasco contendo água não há sobra de oxigênio nem de hidrogênio. Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Alterações físicas e químicas • As propriedades físicas intensivas não dependem da quantidade de substância presente. – Exemplos: densidade, temperatura e ponto de fusão. Propriedades da matériaPropriedades da matéria http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo_le genda/2fde10002dfb912cf1d3d034af86f9d2.jpg http://www.remansonoticias.com.br/wp- content/uploads/2014/12/temperatura.jpg http://images.tutorvista.com/conte nt/heat/pure-ice-melting-point.jpeg Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. • As propriedades físicas extensivas dependem da quantidade de substância presente. Exemplos: massa, volume e pressão. http://www.particleadventure.org/images/page- elements/scales.jpg http://cdn.receitasdeminuto.com/wp-content/uploads/2012/08/cudados_panela_pressao.jpg http://www.k6-geometric-shapes.com/image-files/ws-t2-volume.jpg Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Separação de misturas • As misturas podem ser separadas se suas propriedades físicas são diferentes. • Os sólidos podem ser separados dos líquidos através de filtração. • O sólido é coletado em papel de filtro, e a solução, chamada de filtrado, passa pelo papel de filtro e é coletada em um frasco. Propriedades da matériaPropriedades da matéria http://www.explicatorium.com/ documentos/imagens/montagem -de-filtracao.jpg http://www.infoescola.com/wp- content/uploads/2009/08/1c7dfiltracao_cafe.jpg 5/11/2015 8 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Separação de misturas • 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. Propriedades da matériaPropriedades da matéria Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Separação de misturas Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Separação de misturas • A cromatografia pode ser utilizada para separar misturas que têm diferentes habilidades para aderirem a superfícies sólidas. • Quanto maior a atração do componente pela superfície (papel), mais lentamente ele se move. • Quanto maior a atração do componente pelo líquido, mais rapidamente ele se move. • A cromatografia pode ser utilizada para separar as diferentes cores de tinta de uma caneta. PropriedadesPropriedades dada matériamatéria 5/11/2015 9 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Cromatografia em papel http://www.mundoeducacao.com/upload/conteudo/cromatografia%20-%20M_E.jpg Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. http://orgchem.colorado.edu/Technique/Procedures/Columnchrom/Images/Flash21.jpg http://www.reddit.com/r/chemistry/comments/19a25l/when_a_column_runs_perfectly _that_feeling/ Cromatografia em coluna http://www.ebah.com.br/content/AB AAAfd-kAK/relatorio- cromatografia-coluna Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Esquema de uma cromatografia de fase gasosaCromatografia gososa em coluna Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Unidades SI • Existem dois tipos de unidades: – Unidades fundamentais (ou básicas); – Unidades derivadas. • Existem 7 unidades básicas no sistema SI. Unidades de medidaUnidades de medida 5/11/2015 10 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. • As potências de dez são utilizadas por conveniência com menores ou maiores unidades no sistema SI. Unidades de medidaUnidades de medida Unidades SI Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Unidades SI Unidades de medidaUnidades de medida Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Unidades SI • Observe que a unidade SI para comprimento é o metro (m), enquanto a unidade SI para massa é o quilograma (kg). – 1 kg tem 2,2046 lb. Temperatura Existem três escalas de temperatura: • Escala Kelvin – Usada em ciência. – Mesmo incremento de temperatura como escala Celsius. – A menor temperatura possível (zero absoluto) é o zero Kelvin. – Zero absoluto: 0 K = -273,15 oC. Unidades de medidaUnidades de medida Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Temperatura • Escala Celsius – Também utilizada em ciência. – A água congela a 0 oC e entra em ebulição a 100 oC. – Para converter: K = oC + 273,15. • Escala Fahrenheit – Geralmente não é utilizada em ciência. – A água congela a 32 oF e entra em ebulição a 212 oF. – Para converter: ( )32-F 9 5C °=° ( ) 32C 5 9F +°=° UnidadesUnidades de de medidamedida 5/11/2015 11 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Temperatura Unidades de medidaUnidades de medida Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Volume Unidades de medidaUnidades de medida • As unidades de volume são dadas por (unidades de comprimento)3. – A unidade SI de volume é o 1 m3. • Normalmente usamos 1 mL = 1 cm3. • Outras unidades de volume: – 1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 = 1000 mL. Unidades de medidaUnidades de medida Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Volume Unidades de medidaUnidades de medida Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Densidade • Usada para caracterizar as substâncias. • Definida como massa dividida por volume: • Unidades: g/cm3. • Originalmente baseada em massa (a densidade era definida como a massa de 1,00 g de água pura). Unidades de medidaUnidades de medida 5/11/2015 12 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. A incerteza na medida • Todas as medidas científicas estão sujeitas a erro. • Esses erros são refletidos no número de algarismos informados para a medida. • Esses erros também são refletidos na observação de que duas medidas sucessivas da mesma quantidade são diferentes. Precisão e exatidão • As medidas que estão próximas do valor “correto” são exatas. • As medidas que estão próximas entre si são precisas. A A incertezaincerteza nana medidamedida Disciplinade Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Precisão e exatidão A incerteza na medidaA incerteza na medida Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Algarismos significativos • O número de dígitos informado em uma medida reflete a exatidão da medida e a precisão do aparelho de medição. • Todos os algarismos conhecidos com certeza mais um algarismo extra são chamados de algarismos significativos. • Em qualquer cálculo, os resultados são informados com o menor número de algarismos significativos (para multiplicação e divisão) ou com o menor número de casas decimais (adição e subtração). A A incertezaincerteza nana medidamedida Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Algarismos significativos • Números diferentes de zero são sempre significativos. • Zeros entre números diferentes de zero são sempre significativos. • Zeros antes do primeiro dígito diferente de zero não são significativos. • (Exemplo: 0,0003 tem um algarismo significativo.) • Zeros no final do número depois de uma casa decimal são significativos. (por exemplo, 10,300 g tem 5 algarismos significativos). • Quando um número inteiro termina em zero pode ocorrer ambiguidade (Exemplo: 400 pode ter 1, 2 ou 3 significativos, o ideal é colocar um ponto decimal para especificar: 400. ) A incerteza na medidaA incerteza na medida 5/11/2015 13 Disciplina de Química Geral – Licenciatura em Física - (1o semestre 2015)- Pires, AM. Utilizando dois ou mais fatores de conversão • Em análise dimensional, sempre faça três perguntas: – Quais dados nos são fornecidos? – Qual a quantidade que precisamos? – Quais fatores de conversão estão disponíveis para nos levar a partir do que nos é fornecido ao que precisamos? Análise dimensionalAnálise dimensional
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