Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Texto de Apoio de Química Básica A Química é um ramo das Ciências da Natureza que estuda a matéria, suas propriedades, constituição, transformações e a energia envolvida nesses processos. A Matéria é o principal objeto de estudo da Química e pode ser definida como tudo aquilo que ocupa lugar no espaço e tem massa, ou seja, todo o mundo material ao nosso redor e, inclusive, nós mesmos. Independentemente do formato, origem (presente no nosso planeta ou no universo) ou se vivo ou morto, não existe nenhum material que esteja fora do alcance da Química. A Química tem um enorme impacto sobre a tecnologia e a nossa sociedade, pois seus estudos desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de todos os ramos das ciências. Afinal de contas, é por meio do estudo da matéria que podemos entender as propriedades e as possíveis transformações que cada substância pode sofrer para, então, usar esse conhecimento em nosso benefício. É muito fácil perceber as diversas contribuições proporcionadas pela Química ao longo de toda a história da humanidade. Entre elas, podemos destacar: O desenvolvimento dos alimentos industrializados; O aumento do prazo de validade dos produtos; O aumento da eficácia e ação dos cosméticos; Desenvolvimento de medicações para combate às mais variadas doenças; Desenvolvimento de fontes alternativas de combustíveis; Produção de substâncias em laboratório; Desenvolvimento de técnicas e soluções para problemas ambientais. A Química é uma ciência de três níveis fundamentais: 1. Macroscópico: Transformação que podem ser observadas, isto é, ocupa-se das propriedades que envolvem objetos grandes e visíveis; Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. 2. Microscópico: Trata-se da interpretação dos fenômenos macroscópicos por meio de transformações que não podemos ver diretamente, como o reordenamento dos átomos; 3. Simbólico: Usam-se símbolos químicos, tais como fórmulas moleculares, estruturais e eletrônicas, além de equações e fórmulas matemáticas, para representar as transformações e fenômenos estudados. Misturas e separação de misturas Chama-se mistura um sistema contendo mais de uma substância. Ela pode ser homogênea, se apresentar uma única fase, ou heterogênea, se apresentar mais de uma fase. Fase é a região de um sistema que apresenta aspecto visual, propriedades e composição uniformes em toda extensão. As misturas podem ser separadas através de diferentes processos. A escolha de um ou outro processo deve levar em consideração fatores como estado físico da mistura, número de fases presentes e propriedades das substâncias que compõem a mistura. Alguns métodos de separação de misturas são: Decantação: utilizado para separar misturas heterogêneas entre sólidos e líquidos (água e areia) e entre líquidos (água e óleo). No primeiro caso, os componentes podem ser separados espontaneamente pela ação da gravidade; no segundo caso, utiliza-se o funil de decantação ou de bromo. Centrifugação: método que acelera a decantação através de um forte movimento giratório. Filtração: utilizada para separar misturas heterogêneas entre sólidos e líquidos. O sólido fica retido no papel de filtro e o líquido passa por ele. A filtração a vácuo permite realizar uma filtração em menor tempo. Destilação: utilizada para separar misturas homogêneas entre sólido e líquido ou entre líquidos. No primeiro caso, realiza-se a destilação simples, onde o sólido permanece no balão de destilação e o líquido é recolhido em outro recipiente. No segundo caso, realiza-se a destilação fracionada , onde o líquido de menor ponto de ebulição é destilado primeiro. Quanto maior a Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. diferença entre as temperaturas de ebulição dos líquidos, maior será a eficiência da destilação fracionada. Fusão fracionada: utilizada na separação de misturas sólidas. Baseia-se na diferença dos pontos de fusão dos componentes da mistura. Dissolução fracionada: utilizada na separação de sólidos. Baseia-se na diferença de solubilidade das substâncias em determinado solvente. MISTURAS Mistura é a reunião de duas ou mais substâncias, sem que haja perda de suas propriedades e sem formação de substância nova. No caso da água com sal, nem a água nem o sal perdem suas propriedades. A mistura é simplesmente água salgada, não havendo formação de nova substância. Pelo processo de destilação podemos separá-los. As misturas podem ser homogêneas ou heterogêneas. A mistura é heterogênea quando diversas porções retiradas de regiões diferentes apresentam propriedades distintas entre si. É homogênea quando duversas porções retiradas de regiões diferentes apresentam propriedades iguais entre si. Pode-se dizer também que a mistura é heterogênea quando é possível distinguir seus componentes limitados por superfícies de separação, e homogênea quando isso não é possível. Neste caso, tudo depende do modo de observação. O sangue seria homogêneo visto a olho nu, mas heterogêneo ao microscópio porque aí se distinguem os glóbulos e as plaquetas. A cada parte homogênea de uma mistura denominamos fases. Uma mistura homogênea é sempre monofásica. por outro lado, uma mistura heterogênea pode ser bifásica, trifásica ou polifásica. Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. PROCESSOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS As misturas podem ser separadas ou fracionadas por vários processos: Catação: é o processo manual de separação de partículas que compõem uma mistura de sólidos. Exs: catar os ciscos do feijão e do arroz. Levigação: é o processo de separação de substâncias sólidas mais leves das mais pesadas. Ex: separar a areia do ouro. Flotação: é a separação de uma substância sólida mais leve de outras mais pesadas, quando a mais leve fica boiando na água. Ex: separar areia de pó de serra. Tamisação ou peneiração: é a separação de substâncias sólidas por meio de peneiras. Ex: peneirar café. Separação magnética: a ação de um ímõ separa substâncias como, por exemplo, limalha de ferro do pó de serra. Filtração: separa sólidos de líquidos. O filtro (material poroso) pode ser de porcelana, papel, pano ou outros materiais. Decantação: é a separação de substâncias sólidas e líquidas através da ação do repouso. Por exemplo, quando temos barro misturado com água, se deixarmos a mistura descansar, podemos retirar a água. Ventilação: um forte jato de ar separa substâncias sólidas menos densas das mais densas. Ex: máquina de beneficiar arroz, onde se separa o arroz da casca. Dissolução fracionada: duas substâncias sólidas se separam quando um líquido dissolve uma delas. Fusão fracionada: a fusão separa substâncias sólidas com pontos de fusão diferentes. Evaporação: a parte líquida evapora-se por exposição direta ao ar, restando a parte sólida. Destilação: por ebulição, o líquido passa ao estado de vapor, condensa-se e separa-se da parte sólida. Destilação fracionada: separam dois ou mais líquidos com pontos de fusão diferentes. Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. SUBSTÂNCIAS PURAS OU ESPÉCIES QUÍMICAS São as substâncias que possuem ponto de fusão, ponto de ebulição, etc., definidos e constantes. Tomando, como exemplo, a água pura (água da chuva ou água destilada), verificamos que, durante seu aquecimento, ao atingir 100 graus C, ela entra em ebulição, e o nível do termômetro não se eleva enquanto não terminar a ebulição (definida); e, qualquer que seja a origem da água pura, a temperatura de ebulição será sempre 100 graus C (constante). O mesmo acontece durante a solidificação(graus 0C). Se aquecermos a água do mar (água impura, com sal-de-cozinha e outras substâncias), verificamos que ela entra em ebulição a 102grausC, e, mesmo durante a ebulição, o nível do termômetro continua a se elevar; portanto, a temperatura de ebulição da água do mar não é definida. Também não é constante, pois, o ponto de ebulição depende do maior ou menor grau de pureza. No primeiro caso tratamos de substâncias puras ou espécies químicas, e no segundo de substâncias impuras ou misturas. As substâncias puras dividem-se em: a) Substâncias simples ou elementos químicos: São todas as substâncias que, mesmo submetidas à ação de energia (elétrica, térmica, luminosa, etc) não se desdobram em duas ou mais substâncias. Em outras palavras, suas moléculas são formadas por átomos do mesmo elemento químico. Podem apresentar-se nos 3 estados físicos: ouro, prata, mercúrio, cromo, oxigênio, hidrogênio, etc. No Universo existem pouco mais de 100 elementos químicos os quais dão origem a tudo que é material. b)Substâncias compostas ou compostos químicos: São substâncias puras que, submetidas à ação de energia, desdobram-se em dois ou mais elementos químicos. A água é um exemplo de composto, pois, submetida à ação de energia elétrica, transforma-se nos elementos químicos hidrogênio e oxigênio. Em outras palavras, suas moléculas são formadas por átomos de dois ou mais elementos químicos: sal-de-cozinha (cloro e sódio), óxido de mercúrio (mercúrio e oxigênio). Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Substância Uma substância é uma composição de apenas um tipo de moléculas ou átomos. A substância pode ser simples ou composta. Substância simples é aquela constituído por um único tipo de constituinte. Substância composta é aquela constituída por mais de um tipo de constituinte. Exemplo de substância composta: a água pura contendo somente H2O; o sal, contendo somente NaCl Exemplo de substância simples: o ferro, contendo somente átomo de ferro; o oxigênio, contendo só O2. No conceito antigo, usava-se dizer Substância pura aquela substância que não continha nenhuma impureza ou outra substância. Mas, veja como é redundante este conceito. Toda substância tem que ser pura mesmo, se não passa a ser uma mistura. Portanto, vamos falar daqui para frente: Substância ou mistura A mistura consiste em duas ou mais substâncias misturadas. Ela pode ser identificada visualmente, como por exemplo o granito onde se observa grãos de quartzo branco, mica preta e feldspato rosa e outros minérios. Outras misturas como a água salgada, requer outros métodos de verificação para sabermos se são substâncias ou misturas. Um exemplo simples: pegue um copo de vidro transparente, encha-o com leite. Você verá apenas um líquido branco por completo e não conseguirá dizer se naquele líquido possui outras substâncias. Porém se você utilizar uma lupa ou um microscópio para observar uma gota daquele leite, verá algumas partículas brancas e constatará que ele é uma mistura, pois contém outras substâncias. Substância pura Substância pura: é um conjunto de moléculas quimicamente iguais. Pode ser de dois tipos: Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Substância pura simples: é aquela que apresenta um só elemento químico. Ex.: O2, S8, Cl2, O3, N2, P4. Substância pura composta: é aquela formada por mais de um elemento. Ex.: H2O, CO2, H2SO4, C12H22 O11. Alotropia Fenômeno através do qual um mesmo elemento pode formar mais de uma substância pura simples diferente. Exemplos: O2 gás oxigênio; O3 gás ozônio; P4 fósforo branco, (P4)n fósforo branco; C(graf) carbono grafite C(d), carbono diamante C(f), carbono fulereno REAÇÕES QUÍMICAS As substâncias podem combinar-se com outras substâncias transformando-se em novas substâncias. Para estas transformações damos o nome de Reações Químicas. Reação Química é um fenômeno onde os átomos permanecem intactos. Durante as reações, as moléculas iniciais são "desmontadas" e os seus átomos são reaproveitados para "montar" novas moléculas. No nosso cotidiano, há muitas reações químicas envolvidas, como por exemplo, no preparo de alimentos, a própria digestão destes alimentos no nosso organismo, a combustão nos automóveis, o aparecimento da ferrugem, a fabricação de remédios, etc. EQUAÇÃO QUÍMICA A forma que representamos a reação química chama-se Equação Química. Equação Química – é a representação gráfica da reação química. Nela colocamos os elementos que estão envolvidos na reação, de forma abreviada, e como ela aconteceu, através de símbolos já padronizados. As Equações Químicas representam a escrita usada pelos químicos e de forma universal, ou seja, é a mesma em qualquer país. Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. As substâncias que participam da reação química são chamadas de produtos ou reagentes na equação química. Reagentes (1° membro) – são as substâncias que estão no início da reação. São as que irão reagir, sofrer a transformação. Produtos (2° membro) – são as substâncias resultantes da reação química. Exemplo: Duas moléculas de gás hidrogênio juntam-se com uma molécula de gás oxigênio formando duas moléculas de água. 2H2 + O2 → 2 H2O Observe que o H2 e o O2 são reagentes e H2O é o produto. Para representar a reação química, utiliza-se uma seta apontando para o lado direito, indicando a transformação. Em cima da seta, são utilizados alguns símbolos indicando as condições nas quais a reação deve ocorrer. ∆ - Calor aq – aquoso ( em água) cat – catalisador λ – Energia luminosa Em cada substância pode haver os seguintes símbolos: ↑ - Desprendimento de gás ↓ - Precipitação de um sólido Nas equações químicas, as substâncias podem aparecer com seus estados físicos: (s) – sólido (l) – líquido (g) – gasoso Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Exemplo: C (s) + O2 (g) → CO2 (g) BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES QUÍMICAS Em uma reação química, a estrutura dos átomos, enquanto elementos químicos ficam inalterados. Os átomos de um elemento não se transformam em átomos de outro elemento. Também não há perda ou criação de átomos novos (Lei de Lavoisier). O número de átomos dos reagentes deve ser igual ao número de átomos dos produtos. Quando isso acontece, dizemos que a equação química está balanceada. Exemplo de equação balanceada: C + O2 → CO2 Exemplo de equação química não balanceada: H2 + O2 → H2O Observe que na 1ª equação há um carbono e no reagente e um carbono no produto. Também há dois oxigênios no reagente e dois no produto. A equação está corretamente balanceada. Na 2ª equação, há dois hidrogênios no reagente e dois hidrogênios no produto, porém há dois oxigênios no reagente e apenas um no produto. Então, deve-se balancear esta equação. Há alguns métodos para balancear uma equação química. O mais fácil e simples é o Método das Tentativas. Para balancear a 2ª equação, podemos colocar o número 2 na frente do H2 e o número 2 na frente da H2 O, assim: 2 H2 + O2 → 2 H2O O número de átomos, por exemplo, deve ser mantido sempre. Para esse número damos o nome de índice. O número que poderá ser colocado na frente do átomo é o coeficiente, no caso, também 2. Então temos agora 4H no reagente e H no produto. Também 2 O no reagente e 2 O no produto. A reação agora está balanceada. Quando o coeficiente for 1, ele não precisa ser escrito. Método das Tentativas / Acerto de Coeficientes Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Para fazer o acerto dos coeficientes das reações químicas, utilizamos o método das tentativas, que consiste apenasem contar o número de átomos dos reagentes e dos produtos. Para facilitar, podemos começar acertando os metais. Em seguida os não-metais, depois oxigênio e por último o hidrogênio. Nesta ordem: 1º) Metais 2º) Não-Metais 3º) Oxigênio 4º) Hidrogênio VELOCIDADE DAS REAÇÕES As reações químicas não ocorrem com a mesma velocidade: umas são mais rápidas, outras são bem lentas. A reação entre bicarbonato de sódio, por exemplo, e vinagre, é rápida. Basta os reagentes entrarem em contato para que ela ocorra. Já a reação que ocorre entre ferro, oxigênio e água, formando a ferrugem, é lenta. Alguns fatores podem alterar a velocidade das reações químicas. Numa reação entre um comprimido efervescente e água podemos acelerar a velocidade desta reação. Basta dividir o comprimido em pedaços iguais. Então quanto mais triturado, mais dividido, mais rápida é a reação. Este fator é a superfície de contato, que aumenta e faz com que a reação seja mais rápida. O mesmo acontece quanto à temperatura. Se colocarmos o comprimido efervescente em água fria e outro em água quente, observaremos que com a água quente a reação ocorre mais rápida. Então, o aumento da temperatura faz com que a velocidade da reação química aumente. TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS As reações químicas são classificadas em quatro tipos: Síntese ou adição Análise ou decomposição Simples troca ou deslocamento Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Dupla troca - SÍNTESE OU ADIÇÃO – é a reação onde duas ou mais substâncias reagem para se transformar em uma. Exemplos: C + O2 → CO2 CaO + H2O → Ca(OH)2 - ANÁLISE OU DECOMPOSIÇÃO – é a reação onde uma substância se divide em duas ou mais substâncias de estrutura mais simples. Exemplos: 2AgBr → 2Ag + Br2 ou 2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2 - SIMPLES TROCA OU DESLOCAMENTO – é a reação onde uma substância simples troca de lugar com um elemento de uma substância composta, se transformando em uma nova substância simples. Exemplos: Zn + H2 SO4 → ZnSO4 + H2 ou Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu - DUPLA TROCA – é a reação onde duas substâncias compostas reagem e trocam seus elementos, se transformando em duas substâncias também compostas. Exemplos: HCl + NaOH → NaCl + H2 O FeS + 2HCl → FeCl2 + H2 S LEI DE LAVOISIER “Numa reação química, a soma das massas dos reagentes é igual à soma das massas dos produtos.” Segundo esta lei, num sistema químico fechado, qualquer que seja a transformação ocorrida, a massa segue constante. Estas afirmativas obedecem a uma Lei da natureza. Descoberta pelo cientista francês Antoine Lavoisier, no final do século XVII. Por este motivo, esta lei ficou conhecida como Lei de Lavoisier ou Lei da Conservação da Massa. Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. É dele também a célebre frase: "Na natureza nada se perde, nada se cria. Tudo se transforma" . Observe: Uma reação entre as substâncias A e B transformam-se em C. A massa da substância A é 20g e de B é 5g. Qual a massa de C? A + B → C 20g + 5g … Então: 20 + 5 = 25g de C Esta reação obedece a Lei de Lavoisier, onde a soma das massas dos reagentes é igual a soma da massa dos produtos. LEI DE PROUST "Uma determinada substância composta é formada por substâncias mais simples, unidas sempre na mesma proporção em massa". O químico francês Joseph Louis Proust observou que em uma reação química a relação entre as massas das substâncias participantes é sempre constante. A Lei de Proust ou a Lei das proporções definidas diz que dois ou mais elementos ao se combinarem para formar substâncias, conservam entre si proporções definidas. Observe: A massa de uma molécula de água é 18g e é resultado da soma das massas atômicas do hidrogênio e do oxigênio. H2 – massa atômica = 1 → 2 x 1 = 2g O – massa atômica = 16 → 1 x 16 = 16g Então 18g de água tem sempre 16g de oxigênio e 2g de hidrogênio. A molécula água esta na proporção 1:8. m H 2 = 2g = 1 ____ ___ __ m O= 16g= 8 Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. As Leis de Lavoisier e de Proust são chamadas de Leis Ponderais porque estão relacionadas à massa dos elementos químicos nas reações químicas. MATÉRIA O Que é Matéria Matéria é tudo o que tem massa e ocupa espaço. Qualquer coisa que tenha existência física ou real é matéria. Tudo o que existe no universo conhecido manifesta-se como matéria ou energia. A matéria pode ser líquida, sólida ou gasosa. São exemplos de matéria: papel, madeira, ar, água, pedra. SUBSTÂNCIA E MISTURA Analisando a matéria qualitativamente (qualidade) chamamos a matéria de substância. Substância – possui uma composição característica, determinada e um conjunto definido de propriedades. Pode ser simples (formada por só um elemento químico) ou composta (formada por vários elementos químicos). Exemplos de substância simples: ouro, mercúrio, ferro, zinco. Exemplos de substância composta: água, açúcar (sacarose), sal de cozinha (cloreto de sódio). Mistura – são duas ou mais substâncias agrupadas, onde a composição é variável e suas propriedades também. Exemplo de misturas: sangue, leite, ar, madeira, granito, água com açúcar. CORPO E OBJETO Analisando a matéria quantitativamente chamamos a matéria de Corpo. Corpo - São quantidades limitadas de matéria. Como por exemplo: um bloco de gelo, uma barra de ouro. Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Os corpos trabalhados e com certo uso são chamados de objetos. Uma barra de ouro (corpo) pode ser transformada em anel, brinco (objeto). FENÔMENOS QUÍMICOS E FÍSICOS Fenômeno é uma transformação da matéria. Pode ser química ou física. Fenômeno Químico é uma transformação da matéria com alteração da sua composição. Exemplos: combustão de um gás, da madeira, formação da ferrugem, eletrólise da água. Química – é a ciência que estuda os fenômenos químicos. Estuda as diferentes substâncias, suas transformações e como elas interagem e a energia envolvida. Fenômeno Físicos - é a transformação da matéria sem alteração da sua composição. Exemplos: reflexão da luz, solidificação da água, ebulição do álcool etílico. Física – é a ciência que estuda os fenômenos físicos. Estuda as propriedades da matéria e da energia, sem que haja alteração química. PROPRIEDADES DA MATÉRIA O que define a matéria são suas propriedades. Existem as propriedades gerais e as propriedades específicas. As propriedades gerais são comuns para todo tipo de matéria e não permitem diferenciar uma da outra. São elas: massa, peso, inércia, elasticidade, compressibilidade, extensão, divisibilidade, impenetrabilidade. Massa – medida da quantidade de matéria de um corpo. Determina a inércia e o peso. Inércia – resistência que um corpo oferece a qualquer tentativa de variação do seu estado de movimento ou de repouso. O corpo que está em repouso, tende a ficar em repouso e o que está em movimento tende a ficar em movimento, com velocidade e direção constantes. Peso – é a força gravitacional entre o corpo e a Terra. Elasticidade – propriedade onde a matéria tem de retornar ao seu volume inicial após cessar a força que causa a compressão. Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Compressibilidade – propriedade onde a matéria tem de reduzir seu volume quando submetida a certas pressões. Extensão – propriedade onde a matéria tem de ocupar lugar no espaço. Divisibilidade – a matéria pode ser dividida em porções cada vez menores. A menor porção da matéria é a molécula, que ainda conserva as suas propriedades. Impenetrabilidade – dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo.As propriedades específicas são próprias para cada tipo de matéria, diferenciando-as umas das outras. Podem ser classificadas em organolépticas, físicas e químicas. As propriedades organolépticas podem ser percebidas pelos órgãos dos sentidos (olhos, nariz, língua). São elas: cor, brilho, odor e sabor. As propriedades físicas são: ponto de fusão e ponto de ebulição, solidificação, liquefação, calor específico, densidade absoluta, propriedades magnéticas, maleabilidade, ductibilidade, dureza e tenacidade. Ponto de fusão e ebulição – são as temperaturas onde a matéria passa da fase sólida para a fase líquida e da fase líquida para a fase sólida, respectivamente. Ponto de ebulição e de liquefação – são as temperaturas onde a matéria passa da fase líquida para a fase gasosa e da fase gasosa para a líquida, respectivamente. Calor específico – é a quantidade de calor necessária para aumentar em 1 grau Celsius (ºC) a temperatura de 1grama de massa de qualquer substância. Pode ser medida em calorias. Densidade absoluta – relação entre massa e volume de um corpo. d = m : V Propriedade magnética – capacidade que uma substância tem de atrair pedaços de ferro (Fe) e níquel (Ni). Maleabilidade – é a propriedade que permite à matéria ser transformada em lâmina. Elaborado por dr: Saize…….Data: 11 de junho de 2017. Característica dos metais. Ductibilidade – capacidade que a substância tem de ser transformada em fios. Característica dos metais. Dureza – é determinada pela resistência que a superfície do material oferece ao risco por outro material. O diamante é o material que apresenta maior grau de dureza na natureza. Tenacidade – é a resistência que os materiais oferecem ao choque mecânico, ou seja, ao impacto. Resiste ao forte impacto sem se quebrar. As propriedades químicas são as responsáveis pelos tipos de transformação que cada substância é capaz de sofrer. Estes processos são as reações químicas .
Compartilhar