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1 PROFESSOR(A): KLICIA REGATEIRO ALUNO(A): Nº SÉRIE: 8º ANO TURMA: TURNO: ______/______/2020 ENSINO FUNDAMENTAL II – QUÍMICA AULA 2 – O ESTUDO DOS MATERIAIS DIFERENÇA ENTRE MATÉRIA, CORPO E OBJETO. Chamamos matéria a tudo que tem massa, ocupa lugar no espaço e pode, portanto, de alguma forma, ser medido. Por exemplo: madeira, alumínio, ferro, ar, etc. Corpo é uma porção limitada da matéria e objeto é um corpo fabricado para um determinado fim. OS MATERIAIS TÊM MASSA Podemos dizer, de maneira simplificada, que massa é a quantidade de um determinado material. Para conhecer a massa de um material, utilizamos balanças, que podem ser de diversos tipos, como a de braços iguais e a eletrônica. Para conhecer a massa de um material, utilizamos balanças, que podem ser de diversos tipos, como a de braços iguais e a eletrônica. Geralmente utilizamos as unidades quilograma (kg) ou grama (g) para expressar a massa de um material (1kg equivale 1.000g) OS MATERIAIS TÊM VOLUME Volume é a medida do espaço ocupado por determinado material, seja sólido, seja líquido, seja gasoso. Geralmente utilizamos as unidades litro (L) ou mililitro (mL) para indicar o volume de um material (1L equivale a 1.000mL) Um gás ocupa todo o volume do recipiente no qual está contido. Por isso, o volume de um gás será o volume do recipiente usado para armazená-lo. Usando um recipiente graduado, podemos determinar o volume de materiais líquidos. Nesse caso, o volume será o valor indicado no recipiente que corresponda ao nível da superfície do líquido, ao mergulhar nesse liquido um material sólido, podemos determinar o volume do sólido pela diferença entre os níveis do líquido depois e antes da sua imersão no recipiente. Isso acontece porque dois materiais não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Veja o exemplo. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS As propriedades dos materiais se dividem em específicas e gerais. 2 As propriedades gerais são características comuns em quase todas as substâncias, já as específicas dizem respeito a uma ou um pequeno grupo de substâncias. ✓ Propriedades gerais A) Extensão é todo o espaço ocupado pela matéria. B) Inércia É uma propriedade responsável por preservar o movimento ou repouso da matéria uniforme e reto. É importante saber que quanto maior for a massa, maior será a inércia, pois a massa é considerada a medida da inércia. C) Impenetrabilidade Essa propriedade diz respeito ao fato de que, dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Como por exemplo, se enchermos uma banheira com água até a superfície, e em seguida entrarmos nela, a água da banheira transbordará. D) Divisibilidade Essa propriedade diz respeito a divisão de partículas pequenas da matéria, sem que ela perca suas características. Exemplos: Açúcar dissolvido em água. Água dividida em diversos recipientes. E) Compressibilidade Essa propriedade diz respeito a diminuição do volume de um corpo. Os gases são os mais fáceis de serem comprimidos. ✓ Propriedades específicas Estados e mudanças de estados físicos da água A) Ponto de fusão (PF) O ponto de fusão é a temperatura em que um material passa do estado sólido para o estado líquido. A temperatura do ponto de fusão de cada material varia. Observe o exemplo: (1atm) Nitrogênio FP = – 210°C. Álcool comum FP = – 143°C Água FP = 0°C Cloreto de sódio FP = 801°C B) Ponto de ebulição (PE) O ponto de ebulição é a temperatura em que um material passa do estado líquido para o estado gasoso. A temperatura do ponto de ebulição de cada material varia. Observe o exemplo: (1atm) Nitrogênio FP = – 196°C. Álcool comum FP = – 78ºC Água FP = 100°C Cloreto de sódio FP = 1490°C C) Densidade absoluta ou massa específica Como podemos observar na fórmula acima, a densidade é considerada a massa dividida pelo volume. Lembrando que a unidade de medida de sua massa é g/cm3. Vejamos um exemplo: • Se colocarmos uma pedra dentro de um copo cheio de água, iremos perceber que a pedra irá afundar, pois a pedra é mais densa que a água. D) Dureza Essa propriedade mede a resistência dos materiais. Para descobrir se um material é mais duro que o outro é necessário um teste de atrito. Obs.: O diamante é a substância mais resistente que existe. Exemplo: Vamos imaginar uma madeira e um estilete de aço. Este estilete irá riscar a madeira, portanto ele é mais resistente, porém se ao invés de madeira usarmos o quartzo, percebemos que ele é mais forte que o estilete de aço que não risca o quartzo. E) Maleabilidade Os materiais maleáveis podem ser reduzidos a lâminas, como por exemplo, a prata, o ouro, o zinco, entre outros… F) Ductilidade Essa propriedade trata dos materiais que podem ser transformados em fio, como por exemplo, o alumínio, o cobre, entre outros… G) Solubilidade Essa propriedade diz respeito a materiais que se dissolvem e os que não se dissolvem, ou seja, trata de misturas homogêneas e misturas heterogêneas. (SERÁ ESTUDADA NO PRÓXIMO TEMA) ✓ Propriedades organolépticas São propriedades capazes de impressionar nossos sentidos. Vejamos: A cor é percebida pela visão, ex.: a mata é verde. O brilho também é percebido pela visão, ex.: metal polido, por refletir a luz. O sabor é percebido pelo paladar, ex.: o açúcar é doce. O odor é percebido pelo olfato, ex.: á água é inodora. 3 TEIA DO CONHECIMENTO Você sabia que o grafite e o diamante são feitos do mesmo material? Quem diria que aquele lápis ou lapiseira que você usa na escola poderia ser um “parente” de uma pedra preciosa. Pois é isso mesmo! O grafite – ou grafita, nomenclatura mais usada pelos cientistas – e o diamante são minerais formados a partir do mesmo elemento químico. O carbono puro – elemento químico que também está presente em todos os seres vivos – é a base da formação do grafite e do diamante. Na natureza, o carbono tem seus átomos agrupados e quando expostos a fatores ambientais diferentes, como temperatura e pressão, podem ser cristalizados, ou seja, formam minerais. Porém, para a formação do grafite e do diamante no solo existem diferenças fundamentais. Na constituição do grafite é preciso ter condições de pressão e temperatura bem menores do que na do diamante, que precisa de muita compressão e calor para ser formado. Estas diferenças fazem com que o diamante e o grafite, embora formados unicamente do mesmíssimo material, sejam minerais distintos, com diferentes características. E a diferença está na estrutura. O diamante é um mineral resultante de uma ligação muito forte entre os átomos de carbono. Essa característica na constituição faz dele um mineral muito duro e, assim, com grande capacidade de riscar. Porém, ao contrário do que muitos pensam, ele não é indestrutível e pode, sim, desaparecer, se for exposto a altíssimas temperaturas, ou espatifar, se levar uma grande martelada, por exemplo. Mas o diamante tem utilidades que vão muito além da composição de jóias belas e caras: ele é usado, por exemplo, na indústria, em matéria-prima de brocas de perfuração e em ferramentas de cortes. O grafite, por sua vez, é o resultado de uma rede frouxa de átomos de carbono e, por isso, é mais maleável. Misturado com argila, pode ser usado nos lápis e nas lapiseiras, em tintas,em lubrificantes, entre outros produtos. [...]E do grafite submetido a altas temperaturas pode-se produzir diamantes artificiais. Disponível em: https://luciana1206.wordpress.com/2009/04/. Acesso em: mar. 2017 Atividades 1) Como se explica o fato de o diamante e a grafite serem formados pelo mesmo elemento, o carbono, e serem materiais completamente diferentes? RESPOSTA 2) Na indústria, os diamantes são muito utilizados para perfurar e cortar diversos materiais. Relacione esse uso dos diamantes na indústria à propriedade da matéria que permite essa função. RESPOSTA https://luciana1206.wordpress.com/2009/04/17/voce-sabia-que-o-grafite-e-o-diamante-sao-feitos-do-mesmo-material-descubra-como-o-mesmo-elemento-quimico-pode-dar-origem-a-dois-minerais-tao-diferentes/ https://luciana1206.wordpress.com/2009/04/17/voce-sabia-que-o-grafite-e-o-diamante-sao-feitos-do-mesmo-material-descubra-como-o-mesmo-elemento-quimico-pode-dar-origem-a-dois-minerais-tao-diferentes/ https://luciana1206.wordpress.com/2009/04/ 4 Estados físicos dos materiais OS ESTADOS FÍSICOS E AS CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS DOS MATERIAIS Os diferentes materiais podem ser encontrados em estados físicos distintos, como o sólido, o líquido e o gasoso. Em temperatura ambiente (cerca de 25° C), cada material apresenta um estado físico característico. Por exemplo, nessa temperatura, a borracha é sólida, a água é líquida e o ar é gasoso. Algumas características específicas de um material estão relacionadas ao seu estado físico. A variação de temperatura pode alterar o estado físico de um material e, consequentemente, suas características. O ESTADO SÓLIDO Os materiais no estado sólido apresentam forma definida e volume constante em determinada temperatura. Os sólidos podem ter diferentes características específicas, como a elasticidade, a maleabilidade e a resistência. ✓ Elasticidade: O sólido elástico deforma-se e recupera a sua forma original quando cessa a força causadora da deformação. Ex: Elástico ✓ Maleabilidade: é a característica que permite a um material ser moldado. Ex: Plástico e arame ✓ Resistencia ou tenacidade. O sólido resistente é capaz de suportar a ação de forças intensas sem romper-se. Ex: ferro Os sólidos são, em geral, mais rígidos que líquidos e gases. Alguns podem ser deformados ou modelados, enquanto outros, quando submetidos aos mesmos esforços partem-se em pedaços menores. A forma e o volume de uma pedra ou de um pedaço de ferro não mudam se você segurá-los em sua mão, se coloca-los em um recipiente ou se jogá-los na água. Mas, com uma martelada, é provável que uma rocha se quebre e uma barra de ferro se deforme. Isso pode ser explicado se considerarmos que os sólidos são formados por partículas que estão vibrando bem próximas e são fortemente atraídas umas pelas outras. Essa organização está relacionada as propriedades da matéria nesse estado. O ESTADO LÍQUIDO Os materiais no estado líquido têm forma variável e volume constante em determinada temperatura. Assim, um líquido adquire a forma do recipiente em que está contido sem que se altere o seu volume. Como os sólidos, os materiais líquidos também apresentam diferentes características, entre elas podemos citar a volatilidade e a viscosidade. ✓ Volatilidade: Um material no estado líquido pode passar para o estado gasoso por meio da evaporação. Quanto maior a facilidade de um líquido para evaporar, mas volátil ele é. O perfume, por exemplo, tem componentes voláteis e, por isso, seu volume tende a diminuir com o tempo caso o frasco que o contém não fique bem fechado. Outros componentes, menos voláteis, tendem a permanecer no frasco. ✓ Viscosidade: É a resistência de um líquido ao escoamento. Quanto mais lentamente um líquido escorre por uma abertura ou pelas paredes do recipiente em que está armazenado, mas viscoso ele é. Por exemplo, o mel e as tintas usadas em artesanato são materiais mais viscosos que a água. 5 As partículas dos líquidos estão mais afastadas umas das outras do que as dos sólidos, pois a atração entre elas é menor, o que lhes permite vibrar mais intensamente. Elas podem se deslocar, pois não se mantêm em uma disposição fixa, por isso, o líquido pode adquirir a forma do recipiente que o contém. O ESTADO GASOSO Os gases têm forma e volume variáveis, que dependem do recipiente que os contém. Umas das características dos materiais gasosos é a capacidade de expansão (eles ocupam todo o volume disponível; por isso, se o volume do recipiente aumenta, eles se expandem) e a compressão (se o volume diminui, eles sofrem compressão). Nos gases, as partículas estão desorganizadas e muito afastadas umas das outras. A intensidade da força de atração entre elas é pequena. As partículas têm grande liberdade de movimento, mantendo-se mais distantes umas das outras que nos líquidos e nos sólidos e, por isso, os gases podem ser expandidos ou comprimidos. Materiais no estado gasoso estão presentes em muitas aplicações o cotidiano. Quando enchemos o pneu do carro ou da bicicleta, por exemplo, estamos colocando ar atmosférico dentro dele, ocupando todo o seu volume. O amortecimento da bicicleta ocorre, em parte, por causa da compressão e da expansão do ar contido nos pneus, e em parte por causa da elasticidade da borracha dos pneus. Experiência 1 – Mudança de estado físico Alguns materiais podem ser encontrados na natureza em três estados físicos (sólido, líquido e gasoso). Outros, no entanto, possuem temperaturas de fusão tão baixas ou de ebulição tão altas, que são encontrados apenas em um estado físico. Por exemplo, o gás nitrogênio, que é o maior constituinte do ar, tem temperatura de ebulição -195,8°C. Portanto, não existe uma região do planeta tão fria na qual o nitrogênio possa ser encontrado no estado líquido. Para compreendermos um pouco dos processos de refrigeração, vamos realizar um experimento de congelamento de dois líquidos: água de torneira e álcool. OBJETIVO Investigar as temperaturas de fusão da água de torneira e do álcool. Identificar qual (is) dessas substâncias pode (m) ser congelada (s) em um freezer doméstico. MATERIAL 2 copos descartáveis de plástico; Copo medidor de 250 mL; 200 mL de água de torneira; 200 mL de álcool; 2 etiquetas ou fita-crepe; Freezer doméstico. 6 PROCEDIMENTO 1. Com o auxílio do copo medidor, colete 200 mL de água de torneira. 2. Transfira a água para um copo de plástico. Identifique o copo com uma etiqueta ou fita-crepe escrita “água de torneira” 3. Seque o copo medidor. 4. Colete 200 mL de álcool no copo medidor. Identifique o copo com uma etiqueta ou fita-crepe escrita “álcool”. 5. Transfira o álcool para outro copo de plástico. 6. Coloque os copos em um freezer. 7. Espere, no mínimo 24 horas, para observar o novo aspecto dos líquidos. O álcool pode entrar em combustão se levado próximo a uma fonte de calor. Certifique- se de que não haja fontes de calor próximas ao copo de álcool durante a realização do experimento. ATIVIDADE INDIVIDUAL 1. Quanto tempo você deixou os copos descartáveis no freezer? 2. Ao final desse tempo, algum dos líquidos mudou o seu estado físico? Se sim, qual? 3. Faça uma pesquisa e identifique as temperaturas de fusão da água e do álcool. Sabendo que a temperatura alcançada por freezers. 4. Imagine que um grupo de estudantes se esqueceu e identificar os dois copos de experimento.O que esse grupo pode fazer para descobrir em quais copos foram adicionados a água e o álcool, sem utilizar um freezer doméstico? TEMPERATURA E CALOR A temperatura é a medida da intensidade das partículas da matéria. Quanto maior a energia de agitação das partículas, maior é a temperatura de um corpo. A variação da temperatura altera o volume dos gases e, de maneira menos intensa, o volume dos sólidos e dos líquidos. Corpos com temperaturas diferentes, quando entram em contato, sempre trocam energia. Calor é o nome dado à energia transferida em razão da diferença de temperatura. Essa troca sempre ocorre do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. O ESTADO FÍSICO DEPENDE DA TEMPERATURA O estado físico de um corpo depende da temperatura em que ela se encontra e da pressão a que ele está submetido. No polo sul, por exemplo, onde a temperatura média é inferior a 0ºC boa parte da água da superfície continental permanece no estado sólido. Tanto o aumento como a diminuição da temperatura podem provocar transformações no estado físico da matéria. AUMENTO DA TEMPERATURA As mudanças de estado físico que ocorrem com o aumento da temperatura são a fusão, a vaporização (evaporação e ebulição) e a sublimação. DIMINUIÇÃO DA TEMPERATURA As mudanças de estado físico que ocorrem com a diminuição da temperatura são a condensação ou liquefação, a solidificação e a sublimação. 7 TEMPERATURA DE FUSÃO E TEMPERATURA DE EBULIÇÃO A temperatura de fusão é aquela na qual ocorre a mudança do estado sólido para o liquido. Ex. a temperatura de fusão da água, ao nível do mar, é 0ºC. A temperatura de ebulição é aquela na qual ocorre a mudança do estado liquido para o gasoso. Ex. a temperatura de ebulição da água, ao nível do mar, é 100ºC. As temperaturas de fusão e ebulição são propriedades específicas da matéria que podem ser usadas para identificar diferentes materiais. Exemplo: a diferenciação do cloreto de sódio e do carbonato de sódio, ambos são sólidos brancos semelhantes. A INFLUÊNCIA DA PRESSÃO Além da temperatura, as mudanças de estado físico também são influenciadas pela pressão, definida como a força que a matéria aplica sobre determinada superfície. Na terra, todos os seres vivos estão sob a atmosfera, como ela é composta de matéria, exerce pressão em toda a superfície terrestre, que afeta os seres vivos e processos físicos e químicos. Essa pressão é chamada de pressão atmosférica. O pascal é a unidade de pressão no SI. A pressão que a atmosfera faz pode ser medida em atmosferas (atm). Ao nível do mar a pressão é 1 atm, em locais de maior altitude essa pressão é menor, já que existe uma quantidade menor de gases atmosféricos sob a superfície. Referência Araribá plus. Ed. Moderna Colegioweb