INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA MATÉRIA

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Professora: Janaina Rafaella Scheibler
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INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA MATÉRIA
Introdução ao estudo da matéria 
1.1 Métodos cientifico; exatidão e precisão; notação cientifica; algarismos significativos; peso, massa, volume, temperatura, energia, densidade. 
1.2 Propriedades químicas e físicas; fenômenos químicos e físicos; elemento, composto, mistura, separação de mistura. 
2. Estrutura do átomo 
2.1 Desenvolvimento da teoria atômica; Átomo de Dalton, Thomsom, Rutherford e Bohr; número quânticos, configuração eletrônica, Diagrama de Pauling, Regra de Hund; Mol, número de Avogrado, molécula, formula molecular, íon, espécies isoeletrônicas. 
3. Classificação periódica dos elementos químicos 
3.1 Propriedades periódicas: Descoberta da lei periódica; tabela periódica moderna; energia de ionização; afinidade eletrônica, eletronegatividade. 
4. Ligações químicas 
4.1 Natureza das ligações químicas, ligações iônicas; ligações covalentes; ligações metálicas; polaridade das ligações múltiplas; ressonância; energia de ligação e polaridade das moléculas, O modelo VSEPR. 
5. Funções da química inorgânica 
5.1 Ácidos, base, sais, óxidos, teoria de Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis, pH e pOH, noções de titulação ácido-base, indicadores ácido-base e o efeito tampão. 
6. Reações químicas 
6.1 Classificação das reações 
7. Estequiometria 
7.1 Estequiometria ácido-base; equivalente ácido-base; equivalente massa normalidade e estequiometria redox e cálculos estequiométrico. 
8. Soluções 
8.1 Soluções e dispersões; concentrações: comum, molaridade, normalidade, fração molar e porcentagem. Diluição. 
O processo avaliativo ocorrerá conforme o que prevê o Projeto Pedagógico do Curso Superior em Licenciatura em Ciências Biológicas. 
Desta forma, corresponderá a três notas, que serão realizadas da seguinte forma:
A N1, consta de 100 pontos, que serão dispostos ao longo do semestre, com base em duas atividades avaliativas em sala, ambas valendo 50 pontos.
A N2 conferirá 100 pontos ao aluno, que serão distribuídos em duas apresentações de seminários ao longo do semestre, ambos valendo 50 pontos.
A N3, será composta de uma avaliação presencial, à qual o aluno poderá fazer jus a nota máxima de 100 pontos.
O que é ciência? 
É o saber produzido através do raciocínio lógico associado à experimentação prática. 
O método científico envolve técnicas exatas, objetivas e sistemáticas. 
Regras fixas para a formação de conceitos, para a condução de observações, para a realização de experimentos e para a validação de hipóteses explicativas. 
Caracteriza-se por um conjunto de modelos de observação, identificação, descrição, investigação experimental e explanação teórica de fenômenos. 
Deseja fornecer um conhecimento provisório, que facilite a interação com o mundo, possibilitando previsões confiáveis sobre acontecimentos futuros e indicar mecanismos de controle que possibilitem uma intervenção sobre eles.
A ciência é apenas uma das formas de se conhecer o mundo e, portanto, existem outras formas de tornar o mundo inteligível. 
O objetivo básico da ciência não é o de descobrir verdades ou de se constituir como uma compreensão plena da realidade. 
 Qual o objetivo da ciência?
Objetivos da Ciência
Melhoria da qualidade de vida intelectual
Melhoria da qualidade de vida material
Não é o objetivo da ciência responder todas as questões 
Funções da Ciência
Novas descobertas
Novos produtos
Melhoria da qualidade de vida
Locais da Ciência
Universidades e outras instituições de educação superior e de pesquisa(acadêmicas/científicas)
Exs.: NASA, USP, UFPA, Embrapa, UNIFAP, IFAP
Indústrias
Ex.: Indústria Química, Farmacêutica
Classificação da Ciência
Pura(básica)– O desenvolvimento de teorias.
Aplicada- A aplicação de teorias às necessidades humanas.
Natural- O estudo da natureza ou mundo natural.
Exs.: Biologia, Física, Geologia, Química, etc.
Social- O estudo do comportamento humano e da sociedade. 
Exs.: História, Sociologia, Ciências Políticas, etc.
Biológicas- Estudo do ser humano e dos fenômenos da natureza.
Exs.:Biologia, Medicina, Odontologia, etc.
Exatas- Tem origem na física.
Exs.:Física, Matemática, Computação, etc.
Humanas-Estudo social e comportamental do ser humano.
Exs.:Direito, Filosofia, Letras, etc.
Agrárias–Estudo dos processos de produção animal e vegetal.
Exs.:Agronomia, Zootecnia, Eng. Florestal, etc.
Podemos então dizer que o Conhecimento Científico:
 - É racional e objetivo. 
      - Atém-se aos fatos. 
      - Transcende aos fatos. 
      - É analítico. 
      - Requer exatidão e clareza. 
      - É comunicável. 
      - É verificável. 
      - Depende de investigação metódica. 
      - Busca e aplica leis. 
      - É explicativo. 
      - Pode fazer predições. 
      - É aberto. 
      - É útil 
Conhecimento Científico 
Tecnologia produz técnica 
Ciência produz conhecimento
Em relação à Ciência pode-se dizer que a Tecnologia é um passo à frente em direção à Sociedade
O estudo da interação da radiação com a matéria por Einstein, o levou a descrever as leis que fundamentam a ação laser.
A invenção do primeiro laser artificial muitas décadas depois, também foi um grande avanço na Ciência.
A fabricação de um laser em escala industrial passou a ser um desafio tecnológico.
Hoje, produzir lasers para aparelhos de CD é dominar uma tecnologia e nada tem a ver com Ciência.
CIÊNCIA E TECNOLOGIA
C
&
T
Hipótese: é uma tentativa de explicação para um fenômeno natural.
Lei: é a descrição de fenômenos que apresentam padrões regulares, como a lei da gravidade. 
Teoria: é o conjunto de conhecimentos que orientam a investigação científica em determinada área e inclui hipóteses, leis evidências, etc. Ex: Teoria da evolução por seleção natural.
HIPÓTESE, LEI, TEORIA
Dois alunos conversam após a aula e um deles questiona:
“Não quero ser cientista, então porque devo estudar biologia?”
O outro aluno, por sua vez, tenta convencer o colega da importância dessa disciplina.
Que argumentos ele poderia usar para defender o estudo da Biologia?
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A precisão descreve a reprodutibilidade das medidas – em outras palavras, a proximidade entre os resultados que foram obtidos exatamente da mesma forma.
Precisão 
A exatidão indica a proximidade da medida do valor verdadeiro, ou aceito, e é expressa pelo erro.
Exatidão 
Precisão e exatidão
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Precisão e exatidão
	Exemplo A – Exato e impreciso
	Valor médio = 49,1 %
	Valor verdadeiro = 49,1 ± 0,1 %
 49,0 49,1 49,2 49,3 49,4
 49,0 49,1 49,2 49,3 49,4
	Exemplo B – Inexato e preciso
	Valor médio = 49,4 %
	Valor verdadeiro = 49,1 ± 0,1 %
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ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
 Os algarismos de um número que são necessários para expressar a precisão da medida são denominados algarismos significativos.
 São os dígitos que representam uma medida experimental e que possuem significado físico, sendo que o último algarismo é duvidoso.
 O número de algarismos significativos expressa a precisão de uma medida.
Obs: 	para expressar toda e qualquer medida experimental é preciso conhecer os algarismos significativos!!
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ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Dados experimentais podem ser obtidos de duas formas:
Diretamente: determinação da massa de uma substância medida de massa em balança analítica ou determinação do volume de uma solução com uma pipeta volumétrica ou bureta.
Indiretamente: a partir dos valores de outras grandezas medidas, através de cálculos.
Exemplo: o cálculo da concentração de uma solução a partir da massa do soluto e do volume da solução).
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ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
EXEMPLOS
A) Medida de massa em balança analítica que possui quatro casas decimais.	
	
	Considere a massa medida igual a 2,1546 g. 
Este resultado nos informa que a massa da amostra é maior do que 2,1545 g e menor do que 2,1547 g.
*Precisão em décimo de miligrama!
** Incorreto expressar o resultado como:
2,15g, pois informa precisão menor!
2,15460 g, pois informa precisão maior!	
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ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
EXEMPLOS
B) Medida de massa em balança analítica que possui três casas decimais:	
	
Considere a massa medida igual a 2,150 g. Este resultado nos informa que a massa da amostra é maior do que 2,149 g e menor do que 2,151 g.
*Precisão em miligrama!	
Incorreto expressar como 2,15 g, pois informa precisão menor!
Incorreto expressar como 2,1500 g, pois informa precisão maior!
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ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
EXEMPLOS
C) Medida de volume de solução em bureta analítica:	
Suponha que o resultado encontrado tenha sido 
20,6 mL, que é a precisão máxima que a escala da bureta permite determinar.
Incorreto expressar o resultado como 20,60 mL, porque induz à ideia de que o instrumento de medida possibilita maior precisão!
Incorreto expressar o resultado como 21 mL, porque informa uma precisão menor!	
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ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Quantos algarismo significativos temos?
 24,95 mL possui QUATRO algarismos significativos
 6,450 g possui QUATRO algarismos significativos
 1,1215 g possui CINCO algarismos significativos
 0,0108 g possui APENAS TRÊS algarismos significativos porque os zeros à esquerda servem apenas para indicar a posição da casa decimal!
* Este número pode ser expresso como 1,08 x 10-2 g.
 0,0025 kg possui APENAS DOIS algarismos significativos, pois pode ser facilmente expresso como 2,5 g ou 2,5 x 10-3 kg. 	
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ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Algarismo ZERO
a) Não é significativo quando serve apenas para localizar o ponto decimal  zeros à esquerda!!!
				0,0670  quantos AS?
b) É significativo quando:
Encontra-se entre dois algarismos: 1,203 g
Encontra-se no final do número, à direita: 15,20 mL
				
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ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Exercícios
 1,427 x 102
1,4270 x 102 
6,302 x 10-6
9,00
1,0
0,01
“número mínimo de algarismos necessários para escrever um determinado valor em notação científica”
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CÁLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
	Adição ou subtração
		Quando duas ou mais quantidades são adicionadas ou subtraídas, o resultado da soma ou da diferença deverá conter tantas casas decimais quantos existirem no fator com o menor número delas.
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CÁLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Adição ou subtração
Exemplos
3,4 + 0,020 + 7,31 = 10,730 = 10,7
Observe que o resultado possui três algarismos significativos, embora os números 3,4 e 0,020 possuam apenas dois algarismos significativos.
2,432 x 106 + 6,512 x 104 - 1,227 x 105 = 2,374 x 106 
				2,432 x 106
				0,0 6512 x 106
				0,1227 x 106
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CÁLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Adição e subtração - exercícios
A massa de um corpo medido em balança analítica é 2,2 g. Outro material possui massa de 0,1145 g. Calcular a massa total dos dois corpos. 
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CÁLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Adição e subtração – exercícios
Um pedaço de polietileno possui massa de 6,80g. Retirou-se uma amostra desse material, cuja massa medida foi de 2,6367 g. Calcular a massa do pedaço de polietileno restante. 
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CÁLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Adição e subtração - exercícios
c) Somar os seguintes valores:
			1.000,0 + 10,05 + 1,066 
			
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CÁLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
	Multiplicação e divisão
		O resultado deverá conter tantos algarismos significativos quantos estiverem expressos no fator que possui o menor número de algarismos significativos.
	
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CÁLCULOS COM ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
	Multiplicação e divisão - Exemplo
		Calcular o número de mols existente nos seguintes volumes de uma solução de HCl 0,1000 mol L-1:
25,00 mL
nHCl = 25,00 x 0,1000 x 10-3 = 2,500 x 10-3 (4 algarismos)
Observação: 0,1000 mol/L (4 algarismos) e 25,00 mL (4 algarismos),
por isto o resultado está expresso com 4 algarismos também (2,500 x
10-3 mol).
25,0 mL
		nHCl = 25,0 x 0,1000 x 10-3 = 2,50 x 10-3
25 mL
	 nHCl = 25 x 0,1000 x 10-3 = 2,5 x 10-3
Precisão
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REGRAS PARA ARREDONDAMENTO DE DADOS
	Para que um resultado analítico seja expresso com número adequado de algarismos significativos, é comum ser necessário realizar o arredondamento do número.
IMPORTANTE: o arredondamento deve ser feito somente no resultado final. Não deve ser aplicado a cálculos e resultados parciais, pois acarreta erros de arredondamentos.
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1. Se o dígito a ser arredondado é < 5: 
Manter o algarismo anterior
Exemplo: 0,523 será arredondado para 0,52.
2. Se o dígito a ser arredondado é >5: 
Adicionar uma unidade ao algarismo anterior.
Exemplo: 44,8 será adicionado para 45.
3. Se o dígito a ser arredondado é =5:
 a) manter o anterior se ele for par.
Exemplo: 0,525 será arredondado para 0,52.
 b) adicionar uma unidade ao algarismo anterior se ele for ímpar.
Exemplo: 237,5 será arredondado para 238.
REGRAS PARA ARREDONDAMENTO DE DADOS
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Exemplos
9,47 			
9,43			
9,55			
0,625			
0,635
12,5
g) 7,5
26,95
O preço da gasolina R$ 4,339 está correto em termos de algarismos significativos? Arredonde.
REGRAS PARA ARREDONDAMENTO DE DADOS
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O problema não está no uso, mas no abuso da utilização dos produtos químicos
Busca compreender as características, propriedades, formas de organização e transformações sofridas pela matéria. 
A palavra matéria, que designa o principal objeto de estudo da Química, provém do termo em latim materia (aquilo de que algo é feito) e pela Química pode ter a seguinte definição:
As propriedades químicas são aquelas que podem ser verificadas pela alteração na composição química do material. 
Ex: A inflamabilidade do álcool e enferrujamento do prego, são exemplos de propriedade química. 
As propriedades físicas: são aquelas que podem ser medidas ou observadas sem que haja a alteração da composição química do material. 
Ex: A densidade, as temperaturas de fusão e de ebulição e o estado físico são exemplos de propriedades físicas.
Gerais – aquelas que todo material possui, como massa e volume – 
Específicas – aquelas que são características do material, como a relação entre massa e volume do material (densidade). 
sólida (por exemplo, as pedras), 
líquida (por exemplo, a água),
gasosa (por exemplo, o ar que respiramos).
O estado físico de um material é determinado pela temperatura e pressão em que ele se encontra. 
Ao variar a temperatura e/ou a pressão de um material pode-se alterar o seu estado físico. 
A temperatura em que um sólido é transformado em líquido é chamada de temperatura de fusão (TF). 
Já a temperatura em que ocorre a mudança de estado líquido para o gasoso é denominada temperatura de ebulição (TE).
A representação gráfica do aquecimento de um material, do estado sólido ao estado líquido, permite obter algumas informações, como a temperatura de fusão e de ebulição do material e o estado físico em que ele se encontra em determinado tempo.
As transformações físicas não promovem alteração na composição do material. 
a composição e as propriedades físicas específicas desses materiais não se alteram. 
As transformações químicas, também chamadas reações químicas, promovem alteração na composição química do(s) material(is). 
Na Química, as leis ponderais relacionam as massas dos materiais que participam da transformação química. 
Criada por Antoine L. de Lavoisier, cientista francês, a Lei da Conservação das Massas foi elaborada com base em um estudo da reação de metal com oxigênio em um sistema fechado, ou seja, não havia troca de materiais com o ambiente. .
 A massa do sistema inicial era igual à do sistema final, mesmo quando outros materiais eram utilizados.
Essa lei, conhecida como Lei das Proporções Constantes, foi desenvolvida pelo químico e farmacêutico francês Joseph L. Proust que, por meio de experimentos, observou que as substâncias combinavam-se mantendo uma proporção definida entreas massas das substâncias.
O critério de diferenciação entre homogêneo e heterogêneo é relativo, pois depende da aparelhagem de que dispomos para nossas observações.
Em um sistema heterogêneo, as porções homogêneas são denominadas fases.
Medimos massa, volume, temperaturas e inúmeras outras grandezas
 Uma amostra de uma substância pura X teve algumas de suas propriedades determinadas. Todas as alternativas apresentam propriedades que são úteis para identificar essa substância, exceto: 
a)densidade. 
b)massa da amostra. 
c)solubilidade em água. 
d)temperatura de ebulição. 
e)temperatura de fusão.
Os materiais encontrados na natureza são, em geral, misturas de várias substâncias.
É um processo mecânico que serve para desdobrar misturas heterogêneas de um sólido disperso em um líquido ou em um gás.
Há casos em que a filtração é muito demorada. Para apressá-la, usa-se a filtração a “vácuo” ou, melhor dizendo, a filtração à pressão reduzida:
Assim, em fábricas de cerâmicas e porcelanas, por exemplo, móise a argila (barro) em suspensão na água e, a seguir, filtra-sea“pasta” por compressão para eliminar o excesso de água. Nessas operações são usados os chamados filtros-prensa.
É também um processo mecânico que serve para desdobrar misturas heterogêneas de um sólido num líquido ou de dois líquidos imiscíveis entre si. 
Pode-se também acelerar o processo da sedimentação com o uso da centrifugação.
É um processo físico que serve para desdobrar as misturas homogêneas.
destilação simples soluções de sólido sem líquidos. 
destilação fracionada soluções de dois ou mais líquidos. 
 a separação tende a ser melhor quanto maior for a diferença entre as temperaturas de ebulição dos dois líquidos; nesse caso o líquido mais volátil destila em primeiro lugar. 
Os processos de destilação são muito usados nas indústrias. Um dos mais simples é o do alambique para fabricação de aguardente:
É um processo físico que serve para separar e purificar sólidos
 dissolução fracionada é aplicável 
quando apenas um dos componentes 
da mistura é solúvel num dado líquido. 
separação magnética é aplicável quando um dos componentes da mistura é magnético, como é o caso das partículas de ferro. Pode-se então retirar essas partículas com o auxílio de um ímã ou eletroímã.
A temperatura é uma grandeza física relacionada à energia térmica de um material e não depende da massa. 
No Brasil a unidade de temperatura mais utilizada é o grau Celsius (°C). 
Em Química utiliza-se muito o kelvin (K) denominado temperatura termodinâmica, que é adotada pelo Sistema Internacional de Unidades e pela Iupac. 
A temperatura está relacionada à energia térmica de um corpo, e o calor é a energia térmica em trânsito. 
O calor é energia térmica em movimento (em trânsito). A energia térmica é transferida na forma de calor de um corpo para outro, desde que haja diferença de temperatura entre eles.
As palavras quente e frio são, na verdade, termos criados para facilitar o entendimento da sensação térmica. Essa sensação é variável, porque depende de pessoa para pessoa, por isso não é considerada. 
O conceito de energia está relacionado à capacidade de produzir trabalho. A energia causa modificações na matéria e, em muitos casos, de forma irreversível.
Energia solar: é proveniente de uma fonte inesgotável: o Sol. Os painéis solares possuem células fotoelétricas que transformam a energia proveniente dos raios solares em energia elétrica. Tem a vantagem de não produzir danos ao meio ambiente.
A energia elétrica é a forma de energia mais utilizada no mundo. Ela pode ser obtida de várias maneiras, mas a principal fonte provém das usinas hidrelétricas. Como o próprio nome (hidrelétrica) já indica, a força da água é responsável pela geração de energia, e o processo consiste em grandes volumes de águas represadas que caem pelas tubulações fazendo girar turbinas acopladas a um gerador, produzindo assim energia elétrica. As redes de transmissão são responsáveis pela distribuição da energia elétrica para as diferentes regiões do país.
Energia nuclear: energia térmica transformada em energia elétrica, é produzida nas usinas nucleares por meio de processos físico-químicos.
Energia eólica (ar em movimento): ela já foi utilizada para produzir energia mecânica nos moinhos. Atualmente é usada com o auxílio de turbinas, para produzir energia elétrica. É atraente por não causar danos ambientais e ter custo de produção baixo em relação a outras fontes alternativas de energia.
A energia elétrica também pode se transformar em outros tipos de energia ao chegar às residências ou em indústrias. Exemplos:
Energia térmica: quando vamos passar roupas, a energia elétrica é transformada em energia térmica através do ferro de passar.
Energia sonora e energia luminosa: recebemos iluminação em casa pela transformação da energia elétrica que, ao passar por uma lâmpada, torna-se incandescente, e o televisor nos permite receber a energia sonora.
Energia mecânica: usada nas indústrias automobilísticas para trabalhos pesados.