EMA 3 – Transformações Físicas e Químicas
A matéria que nos rodeia está em constante mudança, sofrendo inúmeras transformações. Um copo que parte, uma floresta que arde, o gelo das calotas polares que funde, tudo isto são exemplos de transformações que ocorrem todos os dias. Estas transformações podem ser Físicas ou Químicas.
Transformações Físicas
As transformações físicas da matéria ocorrem quando há por exemplo mudança de estado físico de um determinado material ou uma dissolução de um soluto num solvente. Neste tipo de transformação, não há formação de novas substâncias. É exemplo de uma Transformação Física…
Transformações Químicas
Antes de começar o estudo deste tema, reflita a respeito do que você já sabe sobre transformações químicas. Para isso, pense nas seguintes questões:
- Quando um objeto metálico enferruja, ele passa a ter certas características diferentes do Reflita sobre algumas dessas características: elas evidenciam que ocorreu uma transformação química?
- Como você reconhece que um alimento está podre ou impróprio para o consumo? Quais características dele se altera
As Transformações Químicas ocorrem sempre que há formação de novos materiais, ou seja, a partir dos materiais iniciais formam-se outros materiais diferentes. Ocorre uma transformação química quando…
… se forma um sólido de cor diferente;
… há mudança de cor da solução;
… se forma um gás;
… há variação de temperatura do sistema;
… as substâncias iniciais desaparecem;
… se origina um cheiro característico.
São Exemplos de Transformações Químicas…
… a Respiração Celular que ocorre nos seres vivos;
.. a Fotossíntese realizada pelas plantas;
… cozinhar os alimentos;
… o fogo de artifício.
Evidências da ocorrência de uma transformação química
Até agora, você viu alguns exemplos de transformações físicas, como as que ocorrem durante uma mudança de estado físico ou a separação dos componentes de uma mistura. O que ocorre de especial em uma transformação química?
Você já deve ter tomado algum remédio na forma de pastilha efervescente. Quando a pastilha é adicionada à água, pode-se observar a liberação de um gás. Esse gás não estava lá antes do contato entre a pastilha e a água,o que indica que ele é uma substância nova que se formou no sistema.
Agora, acompanhe uma observação experimental. Em um laboratório, um químico adicionou uma so- lução aquosa incolor de nitrato de chumbo a uma solução também incolor de iodeto de potássio (veja a figura na página seguinte). Imediatamente, surgiu a geração de gás é uma evidência de transformação química, pois aconteceu a formação de um novo material.
um sólido amarelo – uma nova substância que não existia antes da mistura. Se tanto a solução aquosa de nitrato de chumbo quanto a de iodeto de potássio são incolores, o surgimento de um sólido de cor amarela indica a formação de uma nova substância.
Questões para fixação dos temas trabalhados
TEMA 1- CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA TEMA
TEMA 2- PROPRIEDADES DA MATÉRIA TEMA
TEMA 3 – TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA
TEMA 4 – PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS
- Recorde as definições de matéria.
- Matéria é tudo aquilo que ocupa lugar no espaço e pode, de alguma forma, ser medido.
- Matéria é tudo o que tem massa. Marque com X o que não é exemplo de matéria.
A) Borracha
B) Ar
C) Calor
D) Fumaça
2) Para cada exemplo de propriedade da matéria, acrescente pg ( propriedade geral) ou pe ( propriedade específica).
( ) massa ( ) ebulição ( ) dureza ( ) volume
É propriedade geral da matéria somente:
A) cor e volume
B) volume e massa
C) volume , ebulição e cor
D) dureza e volume
3) Qual das propriedades físicas abaixo é específica da matéria?
Cor
Massa
Volume
Ponto de Fusão
Temperatura
4) Em condições normais, o ponto de ebulição da água é 100 °C. Podemos afirmar que esta é uma propriedade:
a) específica
b) genérica
c) funcional
d) geral
e) organoléptica
5) A seguir são apresentadas algumas propriedades do cloreto de sódio (NaCl – sal de cozinha):
I. Sólido;
II. Cristalizado no sistema cúbico com faces centradas;
III. Branco;
IV. Com ponto de fusão a 800,4 °C;
V. Com ponto de ebulição a 1413 °C;
VI. Com solubilidade de 357 g/L a 25 °C;
VII. Com sabor salgado;
VIII. Inodoro;
IX. Em água, origina solução neutra;
X. No estado sólido, reage com ácido sulfúrico concentrado, produzindo gás clorídrico.
São propriedades especificas:
a) somente I, III e VIII.
b) somente IV, V e VI.
c) somente III, V e VII
d) somente I e X.
e) nenhuma das citadas.
6) Considere a mistura abaixo:
Sobre a mistura podemos afirmar que:
A) O gelo é mais denso que a água.
B) A água é mais densa do que o enxofre, e menos densa do que o gelo.
7) (PUC-MG) Em um laboratório de química, foram encontrados cinco recipientes sem rótulo, cada um contendo uma substância pura líquida e incolor. Para cada uma dessas substâncias, um estudante determinou as seguintes propriedades:
1. Ponto de ebulição
2. Massa
3. Volume
4. Densidade
8) Assinale as propriedades que podem permitir ao estudante a identificação desses líquidos.
a) 1 e 2
b) 1 e 3
c) 2 e 4
d) 1 e 4
Aula 5
TIPOS DE MISTURA
TIPOS DE MISTURA
Na natureza, é raro encontrar substâncias puras. Os materiais produzidos artificialmente também são, em geral, misturas de várias substâncias. A água que bebemos, por exemplo, mesmo que seja potável, não é pura, porque contém pequenas quantidades de sais minerais dissolvidos; os objetos metálicos, tão comuns no nosso dia a dia, não são compostos de metais puros, mas de uma mistura de vários deles.
Chama-se mistura a união física de duas ou mais substâncias, e a maior parte delas pode ser separada por métodos físicos.
Há dois tipos de mistura.
Mistura homogênea ou solução: é aquela cujos componentes (soluto e solvente) não se distinguem visualmente, ou seja, ela apresenta uma única fase, que tem as mesmas propriedades por toda a sua extensão. Por exemplo: ar atmosférico filtrado, ligas metálicas e água potável.
Mistura heterogênea: é aquela cujos componentes (ou fases) podem se distinguir visualmente. Por exemplo: granito, concreto, mistura de farinha e água, água e óleo, água e areia.
Soluto
Todo componente minoritário em uma solução.
Solvente
Componente que está em maior quantidade em uma solução.
Fase
Porção de um sistema que apresenta as mesmas propriedades em toda a sua extensão.
Liga
Mistura homogênea de duas ou mais substâncias, sendo pelo menos uma delas um metal.
Aula 7
SEPARAÇÃO DE MISTURAS
Qualquer separação de misturas só é possível se Até agora, você estudou três propriedades físicas importantes: a densidade, a temperatura de fusão e a de ebulição. Como elas poderiam ser utiliza- das para separar a mistura de areia, casca- lho, cortiça e sal seus componentes tiverem propriedades diferentes. De cozinha?
Observe os dados apresentados na tabela a seguir para compreender como as diferenças de densidade podem ajudar a resolver esse problema.
Densidades de alguns materiais (a 20 °C) | |
Material | Densidade (g/cm3) |
Sílica (principal componente da areia e do cascalho) | 2,2 a 2,6 |
Cloreto de sódio (sal de cozinha) | 2,2 |
Água | 1,0 |
Cortiça | 0,05 |
Fonte:LIdE,davidR.(Ed.).cRcHandbookofchemistryandPhysics.87.ed.BocaRaton:cRcPress,2007.
Consultando a tabela, percebe-seque areia, cascalho e sal de cozinha têm densidades muito próximas, e a cortiças e destaca com uma densidade bem menor. Uma maneira de separar a cortiça do restante da mistura é pela adição de água a um recipiente que contenha a mistura.
Como as densidades do cascalho e da areia são maiores que a da água, e a den- sidade da cortiça é menor que a da água, após essa adição, a cortiça vai flutuar, e o cascalho e a areia irão para o fundo do recipiente. Nesse caso, é só retirar a cortiça que estará flutuando na água.
E o que acontece com o sal ao se adicionar água à mistura? Como você sabe, o sal de cozinha (cloreto de sódio) se dissolve na água. Isso acontece graças a uma propriedade química chamada de solubilidade. Essa propriedade o diferencia da areia e do cascalho, que são insolúveis em água.
A solubilidade será estudada mais adiante, mas, por ora, basta você saber que, sendo o cloreto de sódio solúvel em água, ele formam uma mistura homogênea, que pode ser separada da areia e do cascalho por decantação. Assim, se a água com sal for vertida em outro recipiente, restará, no primeiro, apenas a mistura de areia e cascalho.
A mistura heterogênea de areia e cascalho, por sua vez, pode ser separada por peneiração. A propriedade que diferencia esses dois materiais é o tamanho de seus grãos (ou granulometria). Os grãos de areia têm menos de 1 mm de diâmetro médio, e os de cascalho, menos de 1 cm. Usando uma peneira com furos de cerca de 2 mm, por exemplo, a areia passará pela tela, enquanto o cascalho ficará retido.
Resta, agora, separar a mistura de sal e água. Nesse caso, a diferença de temperaturas de ebulição pode ser a chave. Basta lembrar que, à temperatura ambiente (25 °C), o cloreto de sódio é sólido e a água é líquida. Confira as temperaturas de fusão e de ebulição dessas duas substâncias na tabela Temperaturas de fusão e de ebulição de diferentes substâncias à pressão de 1atm, apresentada anteriormente.
Para separar substâncias com temperaturas de ebulição distintas, pode-se utilizar a evaporação ou a destilação simples. Caso se queira obter apenas o sólido, o cloreto de sódio, pode-se fazer a evaporação da água em um recipiente aberto, para que o sal permaneça.
Em uma destilação, a mistura é aquecida em um balão de destilação. Quando a temperatura atinge a de ebulição de uma das substâncias presentes, esta começa a vaporizar, e o vapor gerado sai do balão para o condensador, onde é resfriado e, como o próprio nome sugere, condensa-se, para depois ser recolhido em um frasco conhecido por Erlenmeyer. No caso da mistura tomada como exemplo aqui, a água será o destilado (substância recolhida no Erlenmeyer), e o sal, a substância que res- tará no balão de destilação por ter uma temperatura de ebulição muito mais alta que a daágua.
Há muitos métodos para a separação de misturas. Veja a seguir alguns exemplos.
Filtração: serve para a separação de misturas que contêm sólidos e líquidos ou sólidos e gases. Como meio filtrante, podem ser utilizados filtros de papel, algodão ou qualquer material poroso que permita a passagem de pelo menos uma das substâncias. Exemplos de misturas que podem ser separadas por filtração: água e areia, poeira e ar. Ao coar o café, você está realizando uma filtração. |
Peneiração: utiliza-se uma peneira com furos de tamanho adequado para separar sólidos de dimensões distintas. Exemplos de misturas que podem ser separadas por peneiração: areia e brita, cimento para ser ensacado. |
Flotação: serve para separar sólidos de densidades diferentes. É realizada adicionando-se um líquido com densidade intermediária entre os sólidos que se deseja separar. Exemplos de misturas que podem ser separadas por flotação:areia e serragem,areia e cortiça. | ||
Decantação: utilizada para separar sólidos de líquidos e misturas de líquidos imiscíveis (que não se misturam) e de densidades diferentes. No caso de líquidos, usa-se um funil de separação. Ele é dotado de uma torneira que possibilita, primeiro,a passagem do líquido mais denso e, depois, do menos denso. Pode-se, também, retirar o líquido menos denso pela parte de cima do funil. Exemplos de misturas que podem ser separadas por decantação: água e argila, água e azeite de oliva. Se você fizer um suco de melancia, vai perceber que rapidamente a parte sólida da polpa da frutas e concentra e se decanta,separando-se da água. | ||
Extração com solventes: serve para separar sólidos,líquidos e líquidos de sólidos com solubilidades diferentes. Adiciona-se à mistura um solvente que dissolva apenas um dos seus compostos. O solúvel é removido com o solvente. Exemplos de misturas que podem ser separadas por extração com solventes: óleo de sementes, separação de solventes etc. | ||
Dissolução fracionada: processo de separação utilizado para misturas heterogêneas de sólidos quando um dos componentes é solúvel em um líquido e o outro,não,como a misturas sal e areia. No exemplo citado,o líquido utilizado é a água, que dissolve o sal, e não a areia. | ||
Centrifugação: utilizada para separar um ou mais sólidos suspensos em um líquido. Quando um sólido apresenta grãos muito finos, a separação por filtração ou decantação pode se tornar muito difícil. Na centrifugação, a mistura é girada a velocidades elevadas, e a força centrífuga gerada acelera a deposição da fração sólida no fundo do tubo de amostra. Exemplos de situações em que a centrifugação é utilizada: componentes do sangue, secagem do sal, nas máquinas de lavar roupas etc. | ||
Separação magnética: quando um dos componentes da mistura é uma substância ferromagnética, ou seja, que é atraída por um ímã (ferro, níquel e cobalto, por exemplo), pode-se utilizar um ímã para removê-lo.Exemplo de misturas que podem ser separadas magneticamente: peças ferrosas em sucata para reciclagem. | ||
Destilação: para separar misturas homogêneas de sólidos e líquidos ou de líquidos com temperaturas de ebulição distintas, utiliza-se adestilação simples. Para misturas homogêneas de líquidos com valores próximos de temperatura de ebulição, utiliza-se a destilação fracionada. Exemplos de misturas que podem ser separadas por destilação: sal de cozinha e água (destilação simples), frações do petróleo, como gasolina, diesel etc. (destilação fracionada), gases oxigênio e nitrogênio do ar atmosférico (destilação fracionada). | ||