Introdução à química - Resumo EJA

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Resumo Química – 2° Ano Orientação Comunitária – 2020 
A química está presente em tudo em nosso redor (nos alimentos, nas roupas, nos 
livros, nos pisos, nas paredes, nos aparelhos eletrônicos etc.). Mas o que é a química? A 
química é o ramo da ciência que estuda a matéria, suas propriedades, estruturas e 
transformações. 
 O que é matéria? É tudo que possui massa e ocupa lugar no espaço. Ela pode ser 
encontrada, principalmente, na forma de sólido, líquido ou gás. Como exemplos podemos 
citar o ar, a mesa, nosso corpo, roupas, cadeira etc, Figura 1. 
 
Figura 1: Exemplos de matéria. 
 A matéria é formada por substâncias (na maioria das vezes constituídas por 
moléculas), e estas, pelas unidades fundamentais, que são os átomos. Existem materiais 
diferentes, pois as substâncias que os formam são diferentes. Isso só é possível porque 
existem 118 tipos de elementos químicos conhecidos atualmente, cujos átomos podem 
combinar-se, unir-se, para formar infinitos tipos de substâncias. 
 A matéria pode passar por processos que modifiquem as suas propriedades que 
são determinadas de transformação da matéria, Figura 2. 
 
Figura 2: Exemplos de transformação da matéria. 
Essas transformações podem ser físicas ou químicas a diferença entre elas está no fato de 
alterarem ou não a estrutura interna da matéria. 
 
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 Uma transformação física (ou fenômeno físico) é aquela que não muda a 
estrutura interna da matéria, ou seja, não muda a identidade química das substâncias nem 
dos átomos, como exemplos temos as mudanças de estado físico e uma lata de refrigerante 
amassada, Figura 3. 
 
Figura 3: Exemplo de transformação física. A lata de refrigerante, mesmo amassada, continua 
com sua constituição inicial. 
Por outro lado, uma transformação química (ou fenômeno químico) é quando há 
alteração na identidade química das substâncias, mas a identidade dos átomos se 
conserva, que é o caso de uma reação química, Figura 4. 
 
Figura 4: Exemplo de uma transformação química. Um papel depois de queimado, não 
apresenta as mesmas características de antes. 
Além disso, algumas transformações químicas ocorrem com liberação de energia 
(exotérmica) e outras com absorção de energia (endotérmica). 
 
 
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Propriedades da matéria 
As propriedades que nos permitem distinguir uma espécie de matéria de outra são 
denominadas propriedades específicas da matéria. As propriedades específicas podem ser 
propriedades químicas ou físicas. 
 As propriedades químicas de um material estão associadas à sua capacidade de 
transforma-se em outro material. São propriedades que caracterizam individualmente 
uma substância por meio da alteração da composição dessa substância. Como exemplos, 
podemos citar, a queima da gasolina e a oxidação do ferro (formando a ferrugem) 
 Já as propriedades físicas são aquelas que podem ser observadas ou medidas sem 
que ocorra modificação na composição do material, adicionalmente, são propriedades que 
caracterizam individualmente uma substância como temperatura de fusão, densidade e 
solubilidade. As propriedades físicas podem ser gerais ou específicas, extensivas ou 
intensivas. 
Propriedades físicas gerais da matéria 
 As propriedades físicas gerais da matéria são aquelas que não permitem 
diferenciar os materiais. Dentre elas, pode-se citar a massa e o volume. Toda matéria tem 
massa e volume, logo não é possível distinguir um litro de leite e um litro de água por 
exemplo (sem ver). 
Propriedades físicas específicas da matéria 
 As propriedades físicas específicas da matéria são aquelas que possibilitam a 
identificação de determinada matéria. Cada material, apresenta um conjunto exclusivo de 
propriedades específicas (temperatura de ebulição, temperatura de fusão, densidade, 
condutibilidade elétrica e térmica, cor, textura, sabor e cheiro). 
Cor, textura, sabor e cheiro são propriedades específicas organolépticas e são 
percebidas pelo sentido. 
Propriedades extensivas da matéria 
 As propriedades extensivas da matéria são aquelas que dependem da quantidade 
do material contido na amostra. Por exemplo, duas amostras de um mesmo material de 
tamanhos diferentes apresentam massas e volumes diferentes. Outro caso, é o da energia 
 
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liberada em uma combustão: duplicando a quantidade de combustível, duplica-se a 
quantidade de energia liberada. 
Propriedades intensivas da matéria 
As propriedades intensivas da matéria são as que não dependem da quantidade de 
material contido na amostra. Por exemplo, duas amostras diferentes podem apresentar a 
mesma temperatura. Logo, como propriedades intensivas da matéria, pode-se citar: 
pressão, pontos de fusão e de ebulição, temperatura, concentração (mol.L
–1
) e 
viscosidade. 
 
Mudanças de estado físico 
 Como citado anteriormente, a matéria pode existir nos estados sólido, líquido e 
gasoso. A diferença entre eles está no estado de agregação, Figura 5. 
 
 
Figura 5: Estados físicos da matéria: sólido, líquido e gasoso. 
Quando a matéria está no estado sólido, suas partículas estão extremamente 
organizadas e estão muito próximas as outras, formando redes de longa extensão. Essas 
partículas possuem movimento vibracional, conferindo ao sólido forma e volume 
definidos. 
Já quando a matéria está no estado líquido, suas partículas estão um pouco mais 
afastadas, quando comparadas ao estado sólido. Suas partículas apresentam movimentos 
vibracionais, rotacionais e translacionais (conferindo ao estado líquido forma variável) de 
 
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curto alcance. Devido a alta proximidade entre suas partículas, um líquido é praticamente 
incompressível. 
Por fim, quando a matéria está no estado gasoso, suas partículas estão bem 
afastadas uma das outras, desorganizadas e com grande movimentação (vibracional, 
rotacional e translacional). Diante disso, o estado gasoso, possui forma e volume 
variáveis, ou seja, tomam a forma e o volume que os contém. Um sistema gasoso 
apresenta altas compressibilidade e dilatabilidade, porque suas partículas estão distantes 
e podem ser aproximadas ou afastadas com facilidade. 
Os estados sólido, líquido e gasoso, podem ser transformados uns nos outros, 
simplesmente pela alteração da temperatura ou pressão, Figura 6. 
 
Figura 6: Mudança de estado físicos da matéria. (Imagem retirada do site infoescola) 
A fusão, vaporização e sublimação ocorrem com aumento da temperatura e 
absorção de calor. Por outro lado, a liquefação, solidificação e ressublimação (ou 
sublimação inversa ou simplesmente sublimação) ocorrem com a diminuição da 
temperatura, portanto, com liberação de calor. 
A vaporização pode ser dividida entre evaporação, ebulição ou calefação, e a 
diferença entre elas está na quantidade de energia envolvida. A evaporação é um processo 
natural, lento e espontâneo que ocorre à temperatura ambiente. Nesse caso, a temperatura 
do líquido é inferior à sua temperatura de ebulição. Um exemplo deste caso é uma roupa 
secando. A ebulição é um processo rápido e, normalmente, não espontâneo para os 
líquidos, à temperatura e pressão ambientes e com formação e desprendimento de bolhas. 
É o caso da água líquida, que quando aquecida, passa para o estado vapor (ferve). Por 
 
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fim, temos, a calefação. Um processo de ebulição realizado sob aquecimento excessivo. 
Neste caso, a temperatura do líquido é superior à temperatura de ebulição, como exemplo, 
tem-se uma gota d’água sendo jogada em uma panela muito quente. 
Observação: 
 A temperatura de fusão (TF) é a temperatura que uma amostra passa do 
estado sólido para o líquido. (Ao nível do mar, a água entra em fusão a 0 
°C.) 
 A temperatura de ebulição (TE) é a temperatura que uma amostra parra do 
estado líquido para o gasoso. (Ao nível do mar, a água entra em ebulição a 
100 °C). 
 A TF e a TE são alteradas com o aumento da altitude. 
 Sabendo as temperaturas de fusão e ebulição de uma substância, sabemos 
qual o seu estadofísico na temperatura ambiente (TA) e em qualquer 
temperatura: 
TA < TF < TE → sólido 
TF < TA < TE → líquido 
TF < TE < TA → gasoso 
Gráficos de mudança de estado físico – curvas de aquecimento 
 Uma curva de aquecimento é um gráfico de temperatura versus tempo. Pela sua 
análise, podemos diferenciar as substâncias puras das misturas. 
 Uma substância pura, apresenta, um patamar constante durante a transição de fase, 
Figura 7. 
 
Figura 7: Diagrama de mudança de estado físico (ou curva de aquecimento) de uma substância 
pura. (Imagem retirada da apostila do Bernoulli) 
 
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Onde os estados sólidos, líquidos e vapor, estão representados pelas letras s, l e v, 
respectivamente. 
Já a Figura 8, mostra a curva de aquecimento de uma solução, ou seja, de uma 
mistura. 
 
Figura 8: Diagrama de mudança de estado físico (ou curva de aquecimento) de uma 
mistura. (Imagem retirada da apostila do Bernoulli) 
Onde t1, t2, t3 e t4, representa as temperaturas de início da fusão, fim da fusão, início 
da ebulição e fim da ebulição, respectivamente. Com o intervalo da fusão dessa mistura 
variando de t1 a t2, e o intervalo de ebulição variando de t3 a t4. 
Uma mistura azeotrópica, é aquela que apresenta a temperatura de fusão variável e 
a temperatura de ebulição constante. A Figura 9, apresenta o perfil de uma curva de 
aquecimento de uma mistura azeotrópica. 
 
Figura 9: Diagrama de mudança de estado físico (ou curva de aquecimento) de uma mistura 
azeotrópica. (Imagem retirada da apostila do Bernoulli) 
Onde os pontos B, C, D = E, representam o início da fusão, o término da fusão e a 
temperatura de ebulição, respectivamente. 
 
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Por fim, uma mistura eutética é aquela que apresenta temperatura de fusão constante 
e temperatura de ebulição variável, Figura 10. 
 
Figura 10: Diagrama de mudança de estado físico (ou curva de aquecimento) de uma 
mistura eutética. (Imagem retirada da apostila do Bernoulli) 
 
Onde os pontos B = C, D e E representam a temperatura de fusão, início da ebulição 
e fim da ebulição, respectivamente. 
 
Sistema 
 O universo é constituído de sistema e vizinhança. O sistema é a porção do 
universo que será o foco da análise. Já a vizinhança é tudo o que cerca o sistema, Figura 
11. 
 
Figura 11: Representação do sistema e da vizinhança, formando o universo. 
 
O sistema pode ser homogêneo e heterogêneo. 
Um sistema homogêneo é aquele que apresenta as mesmas propriedades em toda 
a sua extensão e exibe um aspecto uniforme em toda a sua extensão, mesmo quando 
analisados em aparelhos ópticos. Como exemplos, pode-se citar: água + álcool ou água + 
sal completamente dissolvido. 
 
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Um sistema heterogêneo não apresenta as mesmas propriedades como um todo 
e não exibe aspecto uniforme em toda a sua extensão, mesmo quando analisados em 
aparelhos ópticos, por exemplo, água + óleo ou água + gelo. Um sistema heterogêneo é 
formado de várias porções que, separadamente, são homogêneas. Portanto, fases, são as 
diferentes partes homogêneas que compõem um sistema heterogêneo. Diante disso, 
podemos concluir que: todo sistema homogêneo é monofásico (única fase); todo sistema 
heterogêneo é constituído de no mínimo duas fases (podendo conter mais); todo sistema 
é constituído apenas de gases é monofásico (por exemplo, ar atmosférico isento de 
partículas em suspensão é uma mistura gasosa, portanto, um sistema homogêneo – 
monofásico e os sistemas formados por dois ou mais sólidos são polifásicos. 
Como diferenciar uma mistura de uma substância pura? Toda substância pura 
apresenta composição fixa e suas propriedades são constantes, tais como, densidade, 
temperatura de fusão e ebulição etc. 
Observações: 
 Uma substância simples ou elementar é aquela formada por um único 
elemento. (Por exemplo, O2, O3, H2, He, Cgrafite, Srômbico, Pbranco etc.) 
 Substância composta ou composto químico é aquela formada por mais de 
um elemento químico e possui composição definida de acordo com a Lei de 
Proust. (Exemplos: H2O, NaCl, C6H12O6, H2SO4 etc.) 
 Substância pura é aquela que só possui um tipo de aglomerado de átomos, 
ou seja, não existe uma substância presente no recipiente que a contém. (Por 
exemplo, água tridestilada). 
 
Unidades de Medida 
Há duas formas de verificar a ocorrência de fenômenos, por exemplo, a queima de 
um material possibilita a observação de vários aspectos: sua facilidade para entrar em 
combustão, a cor da chama e liberação de calor. Essas observações são apenas 
qualitativas. 
Porém, muitos fenômenos são mais bem compreendidos por informações 
quantitativas, como medidas de massa, volume, temperatura etc. 
 
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Massa 
Massa é a quantidade de matéria que forma um corpo, ou seja, está relacionada com 
à quantidade de material presente em um corpo. Pelo sistema internacional (SI), o nome 
da unidade é quilograma (kg), mas é comum medi-la usando seus submúltiplos, como a 
grama (g) ou miligrama (mg). 
Volume 
O volume é a grandeza que corresponde ao espaço ocupado por um corpo. Pelo 
sistema internacional (SI), o nome da unidade é metro cúbico (m³), mas as unidades mais 
usadas no cotidiano são o litro (ℓ) ou mililitro (mℓ). 
Lembrando que 1 m³ = 1000 ℓ, e dm³ = 1 ℓ e 1 cm³ = 1 mℓ. 
Temperatura 
 Temperatura é uma propriedade intensiva que determina a direção do fluxo de 
calor entre dois objetos em contato. Ela também está relacionada com quão quente ou fria 
está uma amostra. Pelo sistema internacional (SI), o nome da unidade é Kelvin (K), mas 
no Brasil, a escala mais comum de medida de temperatura é a de graus Celsius (°C) e, 
podemos converter uma unidade em outra pela seguinte expressão: 
𝑻 (𝑲) = 𝒕(°𝑪) + 𝟐𝟕𝟑, 𝟏𝟓 
Densidade 
 A densidade é uma grandeza que relaciona a massa de um material com o volume 
que ele ocupa, e pode ser expressa por: 
𝒅 = 
𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 (𝒎)
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 (𝑽)
 
A unidade de densidade no sistema internacional (SI) é o quilograma por metro cúbico 
(kg/m³), mas as unidades mais usadas no cotidiano são grama por centímetro cúbico 
(g/cm³) ou grama por mililitro (g/mℓ). 
 A densidade é uma unidade que depende da temperatura, uma vez que os materiais 
podem sofrer contração ou dilatação de seu volume com a variação da temperatura. Por 
isso, é importante indicar a temperatura em que foi feita a medição da densidade. 
 
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Pressão 
 Pressão é a força aplicada sobre um corpo ou objeto dividida pela área sobre a 
qual a força é exercida, Figura 12. 
 
Figura 12: Esquema da força sendo aplicada sobre uma determinada área. (Imagem retirada do site 
www.fique-sagaz.webnode.com) 
 A pressão pode ser expressa por: 
𝒑 = 
𝑭𝒐𝒓ç𝒂 (𝑭)
á𝒓𝒆𝒂 (𝒂)
 
Pelo sistema internacional (SI), o nome da unidade é Pascal (Pa), mas as unidades 
mais usadas no cotidiano são milímetro de mercúrio (mmHg) ou atmosfera (atm). 
Lembrando que 1 atm = 760 mmHg = 760 Torr = 1 bar = 105 Pa. 
Solubilidade 
 Por definição, solubilidade é o limite na quantidade de soluto que pode ser 
dissolvido em determinada quantidade de solvente a certa temperatura e pressão. 
 A solubilidade é obtida experimentalmente, e a sua variação com a temperatura 
pode ser representada em gráficos ou curvas de solubilidade, Figura 13. 
 
Figura 13: Solubilidade de alguns compostos em função da temperatura. (Imagem retirada do site 
brasilescola) 
 
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Separação de misturas 
Filtração Comum 
 Método em que é utilizado um filtro, que retém as partículas sólidas e que deixa 
o líquido ou o gás passar, Figura 14. Um exemplo de filtração comum é a que ocorre no 
preparo do café. 
 
Figura 14: Aparelhagem usada em laboratório para filtração comum. (Imagem retirada do livro Ser 
Protagonista, volume 1) 
Filtração a vácuo 
Já a filtração a vácuo é realizada a baixa pressão, com o uso de uma bomba a 
vácuo ou uma trompa d’água. Isso faz que a filtração ocorra em menos tempo, Figura 15. 
 
Figura 15: Aparelhagem usada em laboratóriopara filtração a vácuo. 
 
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Decantação 
 Decantação é um processo de separação de misturas que se baseia na diferença de 
densidade e de solubilidade entre seus componentes. 
 Se a mistura for entre líquidos imiscíveis, ou seja, que não se misturam, como 
água e óleo, eles podem ser separados pela diferença entre suas densidades, utilizando um 
funil de decantação ou funil de separação, Figura 16. 
 
Figura 16: Funil de decantação usado na separação de líquidos imiscíveis de densidades 
diferentes. (Imagem retirada do livro Ser Protagonista, volume 1) 
Por outro lado, no caso das misturas de um líquido com um sólido, deixa-se a 
mistura em repouso até que o material mais denso afunde e se deposite no fundo do 
recipiente, Figura 17. 
 
Figura 17: Esquema de decantação. 
 
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Sifonação 
Método utilizado para separar um líquido de um sólido ou um líquido de outro 
com diferente densidade. O recipiente que contém a mistura fica em uma posição mais 
elevada que o recipiente para o qual é transferida uma das fases, Figura 18. 
 
Figura 18: Separação de sólido e líquido. (Imagem retirada do livro Ser Protagonista, volume 1) 
Centrifugação 
A centrífuga consiste em uma aparelhagem que acelera o processo de 
sedimentação. Esse processo de separação só é possível quando há diferença de densidade 
entre os componentes de uma mistura, Figura 19. 
 
Figura 19: Esquema de uma centrífuga. 
 
 
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Levigação 
 No método da levigação é utilizado água corrente para carregar os sólidos de baixa 
densidade enquanto os mais densos continuam depositados no fundo do recipiente. Esse 
método é muito utilizado pelos garimpeiros para separar ouro do barro e da areia, Figura 
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Figura 20: (A) Processo de levigação. (B) Ouro, já separado, na bateia. (Imagem retirada do livro 
Ser Protagonista, volume 1) 
Catação 
 Método manual de separação. Um exemplo muito comum, é a escolha do feijão 
para cozinhar. 
Peneiração ou Tamização 
A peneiração ou tamização é utilizada quando os sólidos apresentam grãos de 
diferentes tamanhos, que são separados com o auxílio de uma peneira, que permite a 
passagem dos sólidos menores. Um exemplo da sua utilização está na separação do 
cascalho da areia pelos pedreiros. 
Ventilação 
 A ventilação é utilizada quando um dos componentes apresenta baixa densidade 
e pode ser arrastado por uma corrente de ar. Como exemplo podemos citar a separação 
da casca do amendoim do amendoim. 
 
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Extração por Solvente 
 Nesse método, é usado um líquido para extrair um dos componentes de uma 
mistura, Figura 21. 
 
Figura 21: Exemplo da extração do álcool da gasolina. 
 A Figura 21, mostra a que a adição de água à mistura de gasolina e álcool, faz com 
que forme duas fases: uma delas constituída de água e álcool, e a outra, de gasolina. Outro 
exemplo, do nosso cotidiano, é na preparação de um chá, a água quente extrai alguns 
componentes da erva responsáveis pela cor, aroma, etc. 
Separação Magnética 
A separação magnética é aplicada quando um dos componentes apresenta 
propriedades magnéticas. Uma mistura formada por limalha de ferro e enxofre pode ser 
separada por um ímã, que atrai apenas a limalha, Figura 22. 
 
Figura 22: Separação da limalha de ferro do enxofre utilizando um ímã. 
 
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Cristalização Fracionada 
 Na cristalização fracionada, aplica-se a misturas líquidas de vários sólidos em um 
solvente, quando se quer obter pelo menos uma das substâncias que estão dissolvidas. 
Nesse processo, pode-se provocar a evaporação do solvente ou o resfriamento da mistura. 
Independente do caso, um dos componentes se cristaliza e o outro permanece dissolvido, 
Figura 23. 
 
Figura 23: Processo de cristalização fracionada. 
Destilação Simples 
 A destilação simples é aplicada para separar os componentes de misturas formada, 
normalmente, por um líquido e um sólido que não se vaporiza facilmente, como por 
exemplo, água e sal de cozinha. 
 Durante o aquecimento da mistura, o líquido entra em ebulição e os vapores 
formados no balão de destilação passam para um aparelho chamado condensador. Em 
contato com as paredes frias do condensador, o vapor transforma-se em líquido 
novamente e é recolhido em um frasco. No final da destilação, o sólido fica no balão, 
Figura 24. 
 
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Figura 24: Esquema de destilação simples. (Imagem retirada do livro Ser Protagonista, volume 1) 
Destilação Fracionada 
 A destilação fracionada é utilizada para separar misturas de líquidos miscíveis que 
apresentam temperaturas de ebulição diferentes (e não muito próximas), Figura 25. 
 Os vapores formados durante o aquecimento da mistura entram na coluna de 
fracionamento. Os componentes com temperaturas de ebulição maiores (menos voláteis) 
se condensam, retornando ao balão. Os que apresentam temperaturas de ebulição menores 
(mais voláteis) atravessam a coluna e se condensam ao passar pelo condensador, sendo 
recolhidos no Erlenmeyer na forma líquida. 
 
Figura 25: Esquema de destilação fracionada. (Imagem retirada do livro Ser Protagonista, volume 1) 
Uma aplicação útil da destilação fracionada é no refino do petróleo, Figura 26. 
 
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Figura 26: Esquema do refino do petróleo que utiliza como método de separação a destilação 
fracionada. 
 
Referência básica utilizada 
LISBOA, Julio Cezar Foschini et al. Química: Ser protagonista. v. 1. 3. ed. São Paulo: 
Edições SM, 2016.