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Faculdade Estácio de Sergipe INTRODUÇÃO A QUÍMICA GERAL Mercia M. P. Gambarra Introdução e conceitos fundamentais Química? O quê? Por quê? Para quê? Introdução e conceitos fundamentais Química é a ciência que estuda: - A matéria - Sua composição e suas propriedades - As transformações sofridas pela matéria - variações de energia que acompanham essas transformações. A Química e seus Ramos Química Química Orgânica Química Inorgânica Físico Química História da Química VIDEO: HISTÓRIA DE QUÍMICA EXERCÍCIOS 1) A teoria atomística começou a ser edificada, por volta do quinto século antes de Cristo, pelos filósofos gregos: a)Platão e Aristóteles. b)Leucipo e Demócrito. c)Tales e Empédocles. d)Platão e Empédocles. e)Leucipo e Aristóteles. EXERCÍCIOS 1) A teoria atomística começou a ser edificada, por volta do quinto século antes de Cristo, pelos filósofos gregos: a)Platão e Aristóteles. b)Leucipo e Demócrito. c)Tales e Empédocles. d)Platão e Empédocles. e)Leucipo e Aristóteles. EXERCÍCIOS 2) Assinale a alternativa que indica o filósofo que aprimorou a idéia dos quatro elementos, associando a cada um duas das quatro qualidades: seco, úmido, quente e frio. a)Platão. b)Empédocles. c)Aristóteles. d)Tales. e)Leucipo. EXERCÍCIOS 2) Assinale a alternativa que indica o filósofo que aprimorou a idéia dos quatro elementos, associando a cada um duas das quatro qualidades: seco, úmido, quente e frio. a)Platão. b)Empédocles. c)Aristóteles. d)Tales. e)Leucipo. MATERIA É qualquer coisa que tem massa e ocupa espaço. Por exemplo, a madeira, o ferro e o vidro são formas de matéria, mas a radiação eletromagnética (que inclui a luz) e a justiça não o são. CONCEITOS IMPORTANTES CORPO É uma porção delimitada da matéria. Por exemplo, um pedaço de madeira ou um caco de vidro. Imagem: Ikescs / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported OBJETO É quando um corpo é usado como utensílio ou ferramenta pelo homem. Por exemplo, uma mesa de madeira, um copo de vidro. Imagem: Vmenkov / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported SISTEMA A Química é uma ciência experimental. Para fazer experiências com um determinado material, o químico precisa isolar uma porção desse material do resto do universo. Sistema é uma parte do universo considerada como um todo para efeito de estudo. Sistema homogêneo: É todo sistema que: • apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão examinada. • apresenta um aspecto uniforme em toda a sua extensão, mesmo quando examinado com aparelhos ópticos. EX: B) Sistema heterogêneo: É todo sistema que: • não apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão. • não apresenta aspecto uniforme em toda a sua extensão, quando examinado (com ou sem aparelhos ópticos). Ex: Fases Todo sistema heterogêneo é constituído de várias porções que, separadamente, são homogêneas. Fases são as diferentes partes homogêneas que constituem um sistema heterogêneo. Pela definição de fase, conclui-se que: • todo sistema homogêneo é monofásico, isto é, constituído de uma única fase. • todo sistema heterogêneo é polifásico, isto é, constituído de duas ou mais fases. De acordo com o número de fases, os sistemas heterogêneos podem ser bifásicos, trifásicos, tetrafásicos, etc. PROPRIEDADES DA MATÉRIA PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA São propriedades da matéria observadas em qualquer corpo. - Extensão - Massa - Inércia - Impenetrabilidade - Compressibilidade - Elasticidade - Divisibilidade - Indestrutibilidade Extensão É a propriedade que a matéria tem de ocupar um lugar no espaço. O volume mede a extensão de um corpo. Massa Corresponde à quantidade de matéria que forma um corpo. Inércia propriedade que a matéria tem em permanecer na situação em que se encontra, seja em movimento, seja em repouso. Quanto maior for a massa de um corpo, mais difícil alterar seu movimento, e maior a inércia. A massa mede a inércia de um corpo. Impenetrabilidade É a propriedade que os corpos têm de não ocuparem o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo. Para que o copo afunde, é necessário que todo o ar presente nele saia. Compressibilidade Propriedade da matéria que consiste em ter volume reduzido quando submetido a determinada pressão Elasticidade É a propriedade que um corpo tem de voltar a sua forma inicial, cessada a força a que estava submetida. Divisibilidade É a propriedade que a matéria possui de ser dividido em partes cada vez menores, sem alterar sua constituição. Indestrutibilidade É a propriedade que a matéria tem de não poder ser criada nem destruída, apenas transformada. PROPRIEDADES FUNCIONAIS Comuns a determinados tipos de matéria, que são classificados por suas funções. Seu estudo é chamado FUNÇÕES QUÍMICAS, pois dividem a matéria em grupos como ácidos, bases, óxidos, etc. PROPRIEDADES ESPECÍFICOS DA MATÉRIA São as propriedades observadas em um certo grupo de matéria. - Organolépticas - Físicas - Químicas Organolépticas São as propriedades pelas quais certas substâncias impressionam nossos sentidos: cor, sabor, brilho, odor, etc. Físicas São as propriedades que caracterizam as substâncias fisicamente, diferenciando-as entre si: - Ponto de fusão - Ponto de ebulição - Densidade - Solubilidade - Condutividade elétrica - Maleabilidade - Magnetismo - Ductilidade - Dureza - Viscosidade Ponto de fusão Temperatura em que a substância muda do estado sólido para o estado líquido. Ponto de ebulição Temperatura em que a substância muda do estado líquido para o estado gasoso. Densidade É a quantidade de matéria em determinado volume. Expressa normalmente em g/cm³ Toda substância tem um valor específico de densidade, dependendo do estado físico que se encontra. Solubilidade Capacidade de uma substância se dissolver, ou não, em um determinado líquido. Condutividade elétrica Refere-se ao caráter elétrico dos materiais, classificando-os em: condutores, semicondutores e isolantes. Maleabilidade Permite a moldagem de um material em finas lâminas. Magnetismo Propriedade de atração e repulsão de determinados metais e ímãs. Ductilidade Capacidade do material suportar a deformação sem se romper. Dureza É definida pela resistência que a superfície oferece quando riscada por outro material. A substância mais dura que se conhece é o diamante, usado para cortar e riscar materiais como o vidro Viscosidade Resistência de um fluido ao escoamento. Químicas As propriedades químicas são aquelas obtidas através de transformações/reações químicas: - Combustão - Oxidação - Corrosão - Explosivo - Efervescência - Fermentação Combustão Capacidade de reagir com oxigênio e liberar energia. Oxidação Capacidade de retirar elétrons de uma substância. Explosivo Capacidade de expandir e liberar ondas de pressão acompanhadas de gases e calor em um curto espaço de tempo. Efervescência Capacidade de produzir gás e liberá-lo em meio líquido Fermentação Capacidade de transformar a matéria orgânica e produzir energia Corrosão Capacidade de danificar ou desgastar um material por meio de uma reação química. PROPRIEDADES EXTENSIVAS DA MATÉRIA As propriedades que dependem das dimensões (tamanho ou extensão) dos corpos são denominadas extensivas. Exemplos: Massa e volume (duas amostras de um mesmo material de tamanhos diferentes apresentam massase volumes diferentes), quantidade de matéria em mols, área superficial, energia térmica, energia interna, entalpia, entropia, energia livre de Gibbs e corrente elétrica PROPRIEDADES INTENSIVAS DA MATÉRIA As propriedades que não dependem das dimensões (tamanho ou extensão) dos corpos são denominadas intensivas. Exemplo: Temperatura (duas amostras de tamanhos diferentes podem apresentar a mesma temperatura), pressão, pontos de fusão e de ebulição, concentração (mol.L–1) e viscosidade. Algumas propriedades intensivas são derivadas (obtidas) de outras grandezas extensivas, por exemplo, a densidade. Como é possível duas propriedades extensivas, massa e volume, originarem uma propriedade intensiva, a densidade? Quando dobramos a massa de uma amostra, dobramos também o volume dessa amostra e, portanto, a razão m/V permanece a mesma, independentemente dos valores individuais de massa e de volume. Exercício 1. Um bloco de aço fundido mede 0,8 m x 1 m x 1,5 m. Qual a massa dessa peça se a densidade do aço é de 7.200 kg/m3? Resp: 8640 kg. 2. Uma esfera de chumbo pesando 350 g foi introduzida em um cilindro graduado cheio de água. O nível da água subiu 30 ml. Calcule a densidade do chumbo. Resp: 1,16x104 kg/m³ (A) Geral. (B) Específica. (C) Física. (D) Química. (E) Organoléptica. 1- Um cão farejador consegue encontrar uma substância procurada. Que tipo de propriedade da matéria foi utilizada pelo animal? a) se somente a afirmativa I é correta. b) se somente a afirmativa II é correta. c) se somente a afirmativa III é correta. d) se somente as afirmativas I e II são corretas. e) se as afirmativas I, II e III são corretas. 2. No texto: “Um escultor recebe um bloco retangular de mármore e, habitualmente, transforma-o na estátua de uma celebridade do cinema”, podemos identificar matéria, corpo e objeto e, a partir daí, definir esses três conceitos. I. Matéria (mármore): tudo o que tem massa e ocupa lugar no espaço. II. Corpo (bloco retangular de mármore): porção limitada de matéria que, por sua forma especial, presta-se a um determinado uso. III. Objeto (estátua de mármore): porção limitada de matéria. Assinale 3. Relacione corretamente a coluna da direita com a da esquerda: MATÉRIA CORPO OBJETO BARRA DE OURO MADEIRA ANEL DE OURO GRANITO OURO ESTÁTUA DE GRANITO TÁBUA DE MADEIRA CADEIRA DE MADEIRA PEDAÇO DE GRANITO CIÊNCIAS, 9º Ano do Ensino Fundamental Propriedades gerais e específicas da matéria, partindo do conceito de matéria 4. Analise as seguintes afirmativas relacionadas com os conceitos e características da matéria. Marque com V a afirmativa verdadeira e com F a falsa. ( ) No universo a matéria pode aparecer de diversas maneiras e apresentar formas diferentes em sua composição ou em seu tamanho. ( ) A matéria pode variar em substância e apresentar-se em diferentes corpos. ( ) Corpo é definido como uma porção limitada da matéria. ( ) Os corpos produzidos pelo homem e que têm alguma utilidade ou função recebem o nome de objeto. CIÊNCIAS, 9º Ano do Ensino Fundamental Propriedades gerais e específicas da matéria, partindo do conceito de matéria ESTADO FÍSICOS DA MATÉRIA Um sólido é uma forma da matéria que retém sua forma e não flui. Sólido Sólido Imagem: Benjah-bmm27 / domínio público. Um líquido é uma forma fluida da matéria, que tem superfície bem definida e que toma forma do recipiente que o contém; Líquido Líquido Imagem: P99am / GNU Free Documentation License. Um gás é uma forma fluida da matéria que ocupa todo o recipiente que o contém. O vapor é usado para indicar que uma substância, normalmente sólida ou líquida, esta na forma de gás. Gás Imagem: Jlpons / domínio público. Mudanças de Estado Físico Absorvem calor (transformações endotérmicas) Liberam calor (transformações exotérmicas) Solidificação Condensação (Liquefação) Sólido (ordem) Líquido Fusão Vaporização Sublimação Vapor ou gás (desordem) Im a g e m : P ra tt fl o ra / G N U F re e D o c u m e n ta ti o n L ic e n s e . Im a g e m : T y s to / d o m ín io p ú b lic o . Im a g e m : P .w o rm e r / G N U F re e D o c u m e n ta ti o n L ic e n s e . Ciências, 9º Ano do Ensino Fundamental Estados físicos da matéria e fatores que influenciam na mudança dos estados físicos A vaporização pode ser dividida em: • Evaporação: É um processo natural, lento e espontâneo, à temperatura ambiente. Nesse processo, a temperatura do líquido é inferior à sua temperatura de ebulição. Exemplo: Uma roupa no varal seca, pois a água nela contida evapora. • Ebulição: Processo rápido e, normalmente, não espontâneo para as substâncias na fase líquida, à temperatura e pressão ambientes. Ocorre em toda massa líquida, com a formação e desprendimento de bolhas. Exemplo: Água líquida necessita de aquecimento para passar ao estado de vapor (ferver). • Calefação: É o processo de ebulição realizado sob aquecimento excessivo. Nesse processo, a temperatura do líquido é superior à temperatura de ebulição. Exemplo: Uma gota-d’água sendo jogada em uma panela muito quente. SUBSTÂNCIA E MISTURA Substância é uma quantidade qualquer de moléculas iguais ou diferentes. Substâncias puras são materiais que possuem composição química e propriedades físicas e químicas constantes, já que não se modificam em pressão e temperatura constantes. a) Substâncias simples: São compostos químicos formados por átomos de um mesmo elemento químico. b) Substâncias compostas: São compostos químicos formados por átomos de elementos químicos diferentes. Mistura é a união de duas ou mais substâncias diferentes (independentemente se são simples ou compostas). Ela apresenta características físicas (ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, tenacidade etc.) diferentes e variáveis (não fixas) em comparação com as substâncias que a compõem. A mistura de água e cloreto de sódio, por exemplo, apresenta um ponto de fusão totalmente diferente em relação aos pontos de fusão da água ( 0oC) e do cloreto de sódio (803oC) isoladamente. As misturas podem ser classificadas em HOMOGÊNEAS e HETEROGÊNEAS. A mistura que possui apenas um único aspecto é denominada de homogênea. Exemplos: Misturas homogêneas: água + álcool ; álcool + gasolina sal + água; oxigênio + hidrogênio A mistura que tiver mais de um aspecto será heterogênea. Misturas heterogêneas: óleo + água ; gasolina + água Molécula É a menor porção de uma substância pura que conserva as propriedades e a composição da substância. Átomos Partículas ainda menores que constituem as moléculas. ENERGIA E SUAS FORMAS LEI DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA A lei de conservação de Energia descreve que a energia pode ser convertida ou transformada, mas não pode ser destruída. ENERGIA É a capacidade de realizar trabalho TRABALHO É o movimento contra uma força que atua em oposição W = F.d A unidade de energia no Sistema Internacional (SI) é joule (J) Frequentemente, as formas de energia de transformação física e /ou química da matéria são identificadas como: Energia Interna (U) Energia Potencial Energia Cinética Representa a energia de uma substância associada aos movimentos, interações e ligações dos seus elementos constituintes ENERGIA INTERNA É aquela que esta relacionada com a posição do objeto e depende da sua massa ENERGIA POTENCIAL Uma bola suspensa adquire energia potencial É a energia associada ao movimento de um corpo. Ela depende da massa e da velocidade do objeto. ENERGIA CINÉTICA Uma bolasolta no ar tem a energia potencial transformada em energia cinética A energia total de um sistema pode ser escrita: ENERGIA TOTAL Uma aeronave pesando 90 toneladas voa a uma velocidade de 2300 km/h a uma altitude de 13 km. Qual a energia cinética e potencial da aeronave? EXERCÍCIO É a forma mais moderna do sistema métrico e é geralmente um sistema de unidades de medidas concebido em torno de sete unidades básicas e da conveniência do número dez. É o sistema mais usado do mundo de medição, tanto no comércio todos os dias e na ciência Sistema Internacional de Unidades (SI) SISTEMA MÉTRICO As sete unidades fundamentais do SI são: Sistema Internacional de Unidades (SI) Além das unidades fundamentais, há as unidades derivadas. Seguem alguns exemplos: Sistema Internacional de Unidades (SI) Sistema Internacional de Unidades (SI) • Múltiplos e submúltiplos Sistema Internacional de Unidades (SI) • Conversão de Unidades 1) Calcule a densidade de uma liga metálica cuja massa é de 450g e que tem volume de 52 cm³. Expresse o resultado na unidade SI. 2) Qual o volume contido em 2 toneladas de aço fundido. Considere a densidade do aço 7200 kg/m³. EXERCÍCIO