Aula 1
Caro Aluno: Seja bem-vindo ao curso de Química.
| Apresentação.
ACORDO PEDAGÓGICO. Seu ingresso no CURSO deve lhe representar uma nova fase de vida em relação a atitudes cada vez mais maduras, tanto nos estudos como em respeito ao próximo, solidariedade humana e cidadania. “Amarás ao teu próximo como a ti mesmo”. Respeito Mútuo é o principal compromisso ético que todo ser humano deve assumir é o de tratar as pessoas como pessoas, procurando entender o ponto de vista do outro mesmo que não esteja de acordo com seus princípios e teorias. O intuito é ajudar crianças e adolescentes a aprenderem a aprender, a buscarem o desenvolvimento a serem protagonistas da própria aprendizagem como ser integral e vislumbrarem suas potencialidades de ação social. Não seja vítima da sua própria história! Não espere que alguém faça por você aquilo que só você pode fazer; escrever a sua história. Não seja manipulado por discursos políticos que promovem o coitadismo e por isso merecem uma recompensa do Estado. Nossa recompensa é o fruto que colhemos. A colheita é consequência do que plantamos. Nada funciona de forma diferente, se você plantar e perseverar, você vai colher. Visando manter a necessária organização em todos os momentos dentro do Curso e, em nome do clima de cooperação e amizade que deve imperar entre todos, solicitamos sua atenção para que sejam rigorosamente observadas as seguintes normas: Procure adotar uma postura ativa e não passiva na aprendizagem, para que tenha um ótimo aproveitamento escolar. É isso que todos os professores esperam de você: seu interesse, esforço, determinação e comprometimento. É tempo de descobrir, conhecer, questionar. Entretanto procure ser sempre cooperativo com sua equipe e amigo de seus professores; cultive o bom-humor e disposição à aprendizagem. Essa é a base de sua formação de atitudes em direção à vida adulta, sejam quais forem seus cursos e especializações (não importa a área). Desejamos a você muito sucesso nesta jornada que se inicia! “A educação é a arma mais poderosa para mudar o mundo, a educação liberta, quem estuda não aceito ser escravo” Nelson Mandela |
| abemos quanto é difícil para quem trabalha ou procura um emprego se dedicar aos estudos, principalmente quando se parou de estudar há algum tempo.
No entanto os estudantes jovens e adultos têm experiências pessoais que devem ser consideradas no processo de aprendizagem. Trata-se de um conjunto de experiências, conhecimentos e convicções que se formou ao longo da vida. Dessa forma, procuramos respeitar a trajetória daqueles que apostaram na educação como o caminho para a conquista de um futuro melhor. Esperamos que você conclua o Ensino Médio e, posteriormente, continue estudando e buscando conhecimentos importantes para seu desenvolvimento e sua participação na sociedade. Afinal, o conhecimento é o bem mais valioso que adquirimos na vida e o único que se acumula por toda a nossa existência. Bons estudos! |
| O QUE PRECISO FAZER?
Fazer as pesquisas em casa para introduzir o conteúdo, ler o texto com atenção. Assistir vídeo aulas. Na sala de aula faremos discussão e debates do texto e tiraremos as dúvidas. |
| ESTRATÉGIAS
Desenvolve aulas a partir de um levantamento prévio do conhecimento dos alunos, solicitar pesquisas sobre o tema para introduzir o conteúdo, utilizando debates e discussões e interligando com questões do cotidiano, finalizando com exercícios de fixação. Interesse por mostrar ao aluno a utilização do conteúdo com o mercado de trabalho, ética e cidadania. Apóia suas aulas com textos, recursos áudio visuais, filmes, notícias, experimentos entre outros. AVALIAÇÃO
TEMA 1- CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA TEMA 2- PROPRIEDADES DA MATÉRIA TEMA 3 – TRANSFORMAÇÃO QUÍMICA TEMA 4 – PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS TEMA 5 – TIPOS DE MISTURA TEMA 6 – SEPARAÇÃO DE MISTURAS TEMA 7- ESTRUTURA DA MATÉRIA SÍMBOLOGIA QUÍMICA TEMA 8– TABELA PERIÓDICA- TEMA 9– REAÇÕES DE COMBUSTÃO |
| Aula 2
Química Introdução Historicamente, o homem primitivo começa a perceber as transformações químicas com o domínio do fogo. Naturalmente observou que a madeira ao ser queimada se transformava em cinzas, que as rochas do solo chegavam a se fundir, tomando uma aparência mais resistente. Com o domínio de produzir o fogo o homem primitivo passou a tirar vantagens, afugentando as feras, não tendo medo da escuridão e também, nas regiões mais frias as noites passaram a ser mais quentes (devido ao calor liberado pela combustão). Nota-se, que esse conhecimento proporciona mais segurança e gera um crescimento da espécie humana devido a melhor condição de vida. A utilização do fogo trouxe vários benefícios sendo, um deles, o cozimento dos alimentos diminuindo a contaminação por bactérias que eram responsáveis por muitas doenças da época primitiva. Essas mudanças proporcionaram melhores condições de vida, além do crescimento populacional da época.
Os recipientes de barro (argila) tiveram transformação ao serem levados ao fogo, adquirindo uma resistência em sua superfície, beneficiando utensílios para o preparo dos alimentos. Todos esses avanços no cotidiano do homem primitivo só foram possíveis com o domínio do fogo podendo gerar as transformações na matéria devido ao calor. O homem continuou evoluindo passando pela idade da pedra, dos metais… e assim sucessivamente. Na realidade, o homem não sabia que estava realizando química. Diferentemente do que muitos estudantes pensam, a Química é uma ciência que não está limitada somente às pesquisas de laboratório e à produção industrial. Pelo contrário, ela está muito presente em nosso cotidiano das mais variadas formas e é parte importante dele. Seu principal foco de estudo é a matéria, suas transformações, suas propriedades e a energia envolvida nesses processos. A Química explica diversos fenômenos da natureza e esse conhecimento pode ser utilizado em benefício do próprio ser humano. Os avanços da tecnologia e da sociedade só foram possíveis graças às contribuições da Química. Por exemplo: na medicina, em que os medicamentos e métodos de tratamento têm prolongado a vida de muitas pessoas; no desenvolvimento da agricultura; na produção de combustíveis mais potentes e renováveis; entre outros aspectos extremamente importantes. Ao mesmo tempo, se esse conhecimento não for bem usado, ele pode (assim como vimos acontecer algumas vezes ao longo da história) ser usado de forma errada. De tal modo, o futuro da humanidade depende de como será utilizado o conhecimento químico. Daí a importância do estudo desta ciência. Aula 3 Matéria e Energia
O termo matéria refere-se a todos os materiais ou coisas que compõem o universo.
A matéria é formada por átomos, que se unem para formar as moléculas, por sua vez se juntam e formam as substancias. Matéria – é tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço. – Terra, Água, Ar, Madeira, Ouro. Energia – Capacidade de realizar trabalho. Entende-se por trabalho o movimento da matéria contra uma força que se opõe ao seu movimento. Assim, tudo que tem capacidade de movimentar a matéria possui energia. Algumas formas de energia são térmica, solar, eólica, sonora, energia mecânica, elétrica e química, cinética, potencial, magnética, nuclear. Todas as formas podem converter-se umas nas outras, no entanto, a energia total do sistema permanece sempre constante A matéria tem duas características fundamentais: possui massa e ocupa lugar no espaço. Lembre-se que “ocupar lugar no espaço” é sinônimo de dizermos “tem volume”. Assim, massa e volume são coisas que tudo que é material tem A matéria é constituída de massa. A matéria é formada por pequeníssimas partículas que chamamos de átomos; essas partículas podem se unir e formar o que chamamos de moléculas.
Corpo é qualquer porção limitada da matéria. Objeto é uma porção limitada de matéria quer por sua forma especial ou por sua (utilidade). Massa é a quantidade de matéria que um corpo possui, sendo, portanto, constante em qualquer lugar da terra ou fora dela. Peso de um corpo é a força com que esse corpo é atraído (gravidade) para o centro da terra. Varia de acordo com o local em que o corpo se encontra. Por exemplo: A massa do homem na Terra ou na Lua tem o mesmo valor. O peso, no entanto, é seis vezes maior na terra do que na lua. Explica-se esse fenômeno pelo fato da gravidade terrestre ser 6 vezes superior à gravidade lunar. Obs: A palavra grama, empregada no sentido de “unidade de medida de massa de um corpo”, é um substantivo masculino. Assim 200g, lê-se “duzentos gramas”. Você já sabe que a matéria é constituída de massa. Ela expressa a quantidade de matéria; pode ser medida entre outras formas, em quilograma, grama, miligrama e outros. Observe a tabela abaixo: Também temos o volume que expressa o espaço ocupado pela matéria. Pode ser medido entre outras formas: em litro, mililitro, centímetro cúbico e outros. Observe a tabela na página seguinte. Existe uma relação entre a massa e o volume que determina a densidade absoluta ou massa específica (d) de uma substância, que é a massa contida na unidade de volume de uma substância. Pode-se medir a massa em gramas e o volume em centímetro cúbico, mililitro ou litro.Voltando a falar um pouco mais sobre a matéria ela pode ser apresentada de duas formas diferentes e distintas: corpo e objeto. Veja alguns exemplos na página seguinte: 1.3 – Objeto Veja alguns exemplos abaixo:
Quilograma A unidade fundamental de massa chama-se quilograma.
Apesar de o quilograma ser a unidade fundamental de massa, utilizamos na prática o grama como unidade principal de massa.
Múltiplos e Submúltiplos do grama
Observe que cada unidade de volume é dez vezes maior que a unidade imediatamente inferior. Exemplos: 1 dag = 10 g 1 g = 10 dg Relações Importantes Podemos relacionar as medidas de massa com as medidas de volume e capacidade. Assim, para a água pura (destilada) a uma temperatura de 4ºC é válida a seguinte equivalência:
São válidas também as relações:
Introdução Observe a distinção entre os conceitos de corpo e massa:
Aula 3 2 – Substâncias Químicas Os materiais que nos cercam, como por exemplo, a terra, o mar, as rochas, e os que utilizamos diariamente, como o alumínio, o vidro, os medicamentos, as bebidas, etc., não são substâncias, mas misturas de substâncias. Surge agora, uma pergunta muito importante: havendo cerca de uma centena de elementos químicos diferentes na Natureza, porque encontramos uma variedade tão grande de materiais? Porque temos diferentes tipos de átomos, os quais podem se reunir formando uma infinidade de agrupamentos diferentes. Antes de mergulharmos mais a fundo no universo das substâncias, você terá que compreender melhor alguns conceitos usados mundialmente em Química. Você sabe ou já ouviu falar em elemento químico, molécula e fórmula química? Caso você não se recorde disso, vamos definir essas “palavrinhas”. Elemento Químico é um tipo de átomo caracterizado por um determinado O conceito exato de elemento químico será mais detalhado em outro momento. Veja a seguir alguns exemplos de elementos e dos símbolos para identificar estes elementos. Molécula é o conjunto de dois ou mais átomos, sendo a menor parte da substância que mantém as suas características. As moléculas são representadas por fórmulas (conjuntos de número e símbolos). Veja a seguir alguns exemplos de molécula: Agora eu e você voltaremos ao assunto que deixamos um pouquinho de lado, que é falar a respeito de substância. Substância é uma quantidade qualquer de moléculas iguais ou diferentes. Veja o exemplo abaixo: 2.1 – Tipos de Substâncias Químicas Substância pura é qualquer tipo de matéria formada por unidades químicas iguais, sejam átomos, moléculas, e que por esse motivo, apresentam propriedades químicas e físicas próprias. De acordo com a constituição de suas unidades, as substâncias (puras) podem ser classificadas como substâncias simples ou compostas. Substância simples é formada por átomos de um único elemento químico. Veja alguns exemplos: Existe um fato interessante envolvendo alguns elementos químicos, como por exemplo, o carbono (C), oxigênio (O) e outros. Esse fato interessante é a capacidade de que alguns elementos químicos formarem diferentes substâncias. Esse fenômeno é chamado de alotropia. Você sabe o que é isso? Alotropia é a propriedade, que permite a alguns elementos químicos formar mais de um tipo de substância simples. Vejamos a seguir alguns elementos que são capazes de formar mais de um tipo de substância (chamada variedade alotrópicas). Oxigênio O elemento químico oxigênio pode formar o gás oxigênio (O2) e o gás ozônio. O gás oxigênio (O2) é formado por dois átomos do elemento oxigênio (O), formando moléculas biatômicas. O gás oxigênio (O2) pode ser respirado pelo ser humano e outros seres vivos, ele se encontra, a uma temperatura ambiente (25 ºC), no estado gasoso. O oxigênio está presente no Universo (1%), na Terra (30%), na Crosta Terrestre (46%) e no Corpo Humano (65%). Uma propriedade muito importante desse gás é que ele alimenta qualquer combustão (queima), por esse motivo o gás oxigênio é denominado comburente, sem oxigênio não existe combustão. O gás ozônio (O3) é formado por três átomos do elemento químico oxigênio (O) formando por moléculas triatômicas. O ozônio (O3) forma uma camada na atmosfera que protege o planeta da radiação solar (forma de energia emitida, enviada pelo Sol). Carbono A partir do átomo de carbono (C), podemos obter o diamante, o grafite / grafita e o fulereno. O diamante é formado por quatro átomos de carbono (C), não contidos no mesmo plano, é incolor, transparente, brilhante e é um dos materiais mais duros do planeta, ou seja, tem a capacidade de riscar qualquer outra substância natural, não conduz corrente elétrica e por ser pouco abundante, é caro demais. A grafite ou grafita apresenta uma estrutura formada por anéis hexagonais contidos no mesmo plano, formando lâminas. A grafite é um material muito mole, de cor preta, opaca e pouco brilhante. Muito utilizado na fabricação de lápis, é usada também como lubrificante em pó. Possui condutividade elétrica e é muito abundante na natureza. PROPRIEDADES DA MATÉRIA As propriedades da matéria auxiliam na identificação de uma substância e podem ser: físicas, funcionais, químicas, organolépticas, entre outras. Quando o gelo está sobre a água, a propriedade física densidade torna-se evidente Matéria é tudo aquilo que ocupa lugar no espaço e possui massa. Porém, cada matéria pode apresentar uma ou mais características (propriedades da matéria) que são diferentes de outra matéria, como também pode apresentar características semelhantes. Quando misturamos óleo na água, ambos no estado líquido, percebemos rapidamente que um não se dissolve no outro e posiciona-se de forma diferente no recipiente. Essa simples mistura é suficiente para visualizarmos diversas propriedades da matéria, como a solubilidade (por não se dissolverem) e a densidade (por se posicionarem de forma diferente). De uma forma geral, as propriedades da matéria estão divididas em dois grupos, as gerais e as específicas, todas exploradas a seguir: PROPRIEDADES GERAIS DA MATÉRIA São as características que toda matéria apresenta, independentemente do seu estado físico (sólido líquido ou gasoso). § Inércia Uma matéria sempre apresenta a tendência de manter o seu estado, seja de repouso, seja de movimento, a não ser que uma força externa influencie. § Massa Fisicamente, massa é uma grandeza que indica a medida da inércia ou da resistência de um corpo de ter seu movimento acelerado. Porém, podemos, de uma forma geral, associar a massa à quantidade de partículas existentes em uma matéria. § Volume É o espaço que uma matéria ocupa independentemente do seu estado físico. § Impenetrabilidade Duas matérias não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Para enchermos uma garrafa com água, por exemplo, o ar tem que sair dela. § Compressibilidade É a característica que a matéria apresenta de diminuir o espaço que estava ocupando quando submetida a uma força externa. Isso pode ser visto quando tampamos a ponta de uma seringa e empurramos o gás em seu interior com o êmbolo. § Elasticidade É a característica que uma matéria tem de voltar à sua forma original quando uma força externa a estica ou comprime. § Divisibilidade É a capacidade que a matéria possui de ser dividida inúmeras vezes sem deixar de ser o que ela é, isto é, não há modificação de sua composição química. PROPRIEDADES ESPECÍFICAS DA MATÉRIA São características próprias de cada matéria, ou seja, se uma matéria apresenta, não quer dizer que outra também apresentará a mesma característica. · Propriedades organolépticas · Propriedades químicas · Propriedades funcionais
a) Propriedades organolépticas É a característica que a matéria apresenta de estimular pelo menos um dos cinco sentidos. Veja alguns exemplos: Paladar: quando ingerimos cloreto de sódio, sentimos o sabor salgado; Sabor: Algumas substâncias são conhecidas pelo seu sabor característico. § Ácidos comestíveis: ácido cítrico/ ácido acético (vinagre) § Açucares: frutose e sacarose § Amargo: quinino, boldo § Adstringente: caju e banana verde (amarra a boca) § Audição: o som produzido pelo bife sendo frito em uma panela; § Tato: quando passamos uma toalha no rosto e sentimos que ela é áspera; § Visão: luz percebida a partir da explosão de fogos de artifício; Cor: está relacionada com a luz que ele reflete quando iluminado pela luz branca. Brilho: depende de como o material reflete a luz. § Olfato: o aroma liberado quando descascamos uma mexerica. Odor: As substâncias podem ser inodoras (sem cheiro), ou odoríferas. O sabor, no entanto não pode ser usado pelos químicos para identificar substâncias desconhecidas, pois elas podem ser tóxicas e venenosas. b) Propriedades funcionais É a característica que algumas substâncias apresentam de desempenhar um mesmo papel (função) ou promover uma mesma sensação. Veja alguns exemplos: § Ácidos Toda substância classificada como ácida apresenta sabor azedo (quando ingerida) e é capaz de sofrer o fenômeno da ionização (produzir íons). § Bases Toda substância classificada como básica promove a sensação de adstringência (sensação de secura e aperto na boca quando ingerida) e é capaz de sofrer o fenômeno da dissociação (liberar íons) em água. DUREZA: é a resistência de um material ao ser riscado por outro ou sofrer desgaste quando atritado com outro material. O material mais duro é aquele que consegue fazer um sulco em outro material. É o material de maior dureza e só pode ser riscado por outro diamante. Broca feita com diamante industrial, para perfurar materiais como vidro, granito, aço rochas. MALEABILIADE: é a capacidade que a matéria tem de ser moldada ou transformada em lâminas ou chapas finas para produzir diversos objetos. Comum a maioria dos metais. O ouro é o metal mais maleável que existe. DENSIDADE: é a propriedade que relaciona a massa de um corpo com o volume que essa massa ocupa. Também chamada da massa específica da matéria chumbo Massas iguais à Volumes diferentes Ouro – 19,3 g — Alumínio – 2,7g Mesmo volume à Massas diferentes SÓLIDO
Aula 3 Transformações químicas A madeira da árvore passou por uma transformação química As coisas ao nosso redor e dentro de nós estão constantemente se transformando em outros materiais com cor, sabor, formato, cheiro, estado físico e outras características e propriedades totalmente diferentes. Por exemplo, o tronco de uma árvore pode depois virar carvão e cinza. Outra coisa: você já observou como uma esponja de aço usada para lavar louça fica com o tempo? Isso mesmo, ela muda de cor, ficando em um tom marrom-alaranjado, e depois despedaça-se, ou seja, enferruja. Quando a constituição de uma material muda, transformando-se em outro material com características diferentes, dizemos que ocorreu uma transformação química, também chamada de reação química. Mas não confunda uma simples mudança de estado físico com uma transformação química. Por exemplo, quando a água líquida é colocada no congelador, ela transforma-se em gelo; mas se tirarmos o gelo de dentro da geladeira, o que acontecerá? Ela voltará para o estado líquido! Isso significa que o gelo tem a mesma constituição da água líquida. Não houve uma reação química, mas sim uma transformação física, suas moléculas simplesmente ficaram mais juntas umas das outras no estado sólido e mais afastadas no estado líquido. Nas reações químicas, os constituintes dos materiais iniciais que estavam ligados são separados e formam-se novas ligações, produzindo novos materiais. Por exemplo, no caso do tronco de árvore que vira carvão e cinza, isso ocorre porque ele reage com o oxigênio do ar em uma reação de queima, também chamada de combustão. Assim, suas moléculas são rompidas e rearranjam-se, formando novas moléculas. Entre elas, temos o dióxido de carbono, o monóxido de carbônico, vapor de água, bem como o carvão e as cinzas (ambos formados do elemento carbono). Já a esponja de aço é feita principalmente do metal ferro, que reage com a água e o oxigênio do ar, rearranjando-se e formando a ferrugem. O mesmo ocorre com outros materiais feitos de ferro, como os pregos.
Assim, todas as reações químicas têm os materiais iniciais, que são chamados de reagentes, e os materiais finais, que são chamados de produtos: REAGENTES → PRODUTOS Exemplos: Madeira + Oxigênio do ar → Carvão + Vapor de água Ferro + Oxigênio do ar + Água (umidade do ar) → Ferrugem Esse tipo de representação da reação química é chamada de equação química. Para você saber se ocorreu uma reação química, basta observar se alguns dos fatores abaixo ocorreram durante a transformação: * Liberação de algum gás; * Mudança de cor; * Alteração na textura do material, como amolecer ou endurecer; * Explosão; * Aparecimento de alguma chama ou luminosidade; * Formação de um sólido diferente dos líquidos iniciais. Essas mudanças observadas, na maioria das vezes, indicam a ocorrência da reação química, mas existem algumas exceções, como é o caso da água que se transforma em gelo. Houve alteração na textura do material, mas continua sendo o mesmo, ou seja, água. Aula 4 PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS O QUE VOCE JÁ SABE? · Antes de começar o estudo deste tema, reflita sobre o que você já sabe a respeito das substâncias químicas. Para isso, pense nas seguintes questões: Pegue um objeto simples como uma caneta, um livro ou um par de óculos e tenteidentificar quantas substâncias químicas compõem esse objeto. O que faz você pensar que partes diferentes desse objeto são feitas de substâncias distintas? Por que esse objeto não é fabricado utilizando-se apenas uma substância? · Você utiliza algum método de separação de misturas no seu dia a dia?
· Reflita, por exemplo, sobre atividades como fazer um café ou passar aspirador na casa. Que materiais são separados nelas? Com as substâncias químicas, acontece o mesmo. Ao preparar uma tinta para pintar paredes, por exemplo, um químico precisa escolher substâncias com propriedades indicadas a essa aplicação, como cor, odor, viscosidade e tempo de secagem. Portanto, as escolhas que você faz dependem das propriedades (químicas e físicas) que as substâncias possuem.
· São essas propriedades que caracterizam as substâncias, ou seja, que permitem diferenciá-las e identificá-las. Da mesma maneira que você distingue uma pessoa a distância por suas características físicas, como altura, cor dos cabelos etc., pode-se identificar uma substância conhecendo suas propriedades químicas e físicas. Nenhuma substância tem o mesmo conjunto de propriedades de outra. Algumas propriedades físicas se destacam: a temperatura de fusão, a temperatura de ebulição, densidade e a solubilidade. |
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| Temperaturas de fusão e de ebulição
Você já estudou, no Ensino Fundamental, que as substâncias podem se apresentar em três estados físicos: o sólido, como o sal de cozinha; o líquido, como o álcool; ou o gasoso, como o gás oxigênio. Em nosso planeta a água é encontrada nesses três estados físicos; além disso, essa substância passa de um estado físico para outro naturalmente, isto é, sem a intervenção direta dos seres humanos. As mudanças de estado físico de qualquer substância recebem os nomes indicados no diagrama a seguir Fusão é a passagem do estado sólido para o líquido, e a do estado líquido para o sólido é a solidificação. Vaporização é a passagem do estado líquido para o gasoso, e a do estado gasoso para o líquido é a condensação. Sublimação é a mudança do estado físico sólido para o gasoso, como ocorre com o gelo seco (gás carbônico sólido); também é o nome dado ao processo inverso, ou seja, a passagem do estado gasoso para o sólido, como quando os vapores da naftalina encontram uma superfície fria. A temperatura em que uma substância sofre fusão e aquela em que há vaporização por ebulição são características de cada substância, portanto, importantes para identificá-las. Para o estudo das temperaturas de ebulição e fusão, acompanhe a construção de um gráfico de temperatura versus tempo de aquecimento de uma amostra de água no estado sólido até chegar ao estado gasoso Observe os dados para a construção do gráfico, obtidos com o seguinte procedimento:
– Cubos de gelo foram retirados do freezer (amostra de água no estado sólido) e colocados em um recipiente fechado que pudesse ser aquecido. – Antes de iniciar o aquecimento, mediu-se a temperatura do sistema (sistema Qualquer conjunto de matéria que se toma como objeto de estudo). Por exemplo: quando se prepara a argamassa para determinado fim, o conjunto de materiais utilizados consiste no sistema com o qual se está trabalhando. Nesse caso, o si tema é formado por cimento, cal, água, areia, recipiente para colocar a mistura, um pedaço de pau para misturá-lo, (que estava a – 20°C). Essa temperatura foi anotada na tabela a seguir. • Foi registrado também o tempo correspondente a essa temperatura na mesma linha (como o aquecimento ainda não tinha sido iniciado, o tempo correspondente à temperatura inicial é 0(zero) minuto (min)). • A cada meio minuto, a temperatura foi medida, e foram anotados na tabela tanto as temperaturas quanto os tempos correspondentes. • Anotaram-se também observações referentes à amostra (estado físico).
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Para construir o gráfico, que serve para facilitar a identificação de regularidades e relações matemáticas no experimento, foram utilizados os dados da tabela, lançados em um plano cartesiano em que o tempo foi colocado no eixo das abscissas (x), e a temperatura, no eixo das ordenadas(y). Uma vez definidos os eixos, foram determinadas as escalas, que não precisam ser as mesmas – elas vão depender do inter- valo de valores obtidos no experimento. A escala é uma representação do valor da grandeza; por exemplo, 1 unidade no eixo vertical corresponde a 20 °C, e no eixo horizontal, a 1 minuto. Uma vez determinada a escala, asso- ciou-se cada par temperatura-tempo a um ponto no plano cartesiano (em vermelho, no gráfico a seguir). Depois de definidos os pontos, foram traçadas retas (em verde), que representam como a temperatura varia em relação ao tempo de aquecimento. |
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Aula 5
Propriedades específicasI
1 Se uma garrafa de vodca (45% de álcool ou etanol) for colocada no congelador a uma temperatura de – 10 °C, seu conteúdo não vai congelar. Se a mesma coisa for feita com uma garrafa de cerveja (4% de álcool etílico ou etanol), ela vai congelar. Por que isso acontece?
2 Na cozinha, para preparar alguns alimentos, é preciso ferver a água. Quando ela entra em ebulição, recomenda-se a diminuição da chama do fogão a fim de economizar gás. Durante o cozimento, portanto, não é necessário manter a chama alta. Por que, após o início da ebulição, a intensidade da chama não influi no tempo de cozimento?
Densidade
Você já ouviu falar que uma maneira de identificar se um ovo está podre é mergulhando-o em um copo com água? Esse método funciona porque o ovo podre é menos denso que a água, enquanto o ovo fresco é mais denso. Assim, o ovo fresco afunda em um copo com água, e o ovo podre flutua. Assim como é utilizada a densidade para identificar um ovo podre, as temperaturas de fusão (TF) e de ebulição (TE), bem como a densidade, são utilizadas para identificar substâncias. Por esse motivo, são denominadas propriedades específicas da matéria. Observe a tabela a seguir, que relaciona a massa e o volume de diferentes amostras de alumínio a 25 °C
| Massa e volume de diferentes amostras de alumínio a 25 oC | |||
| Amostra | Massa (g) | Volume (cm3) | Massa/Volume (g/cm3) |
| 1 | 13,0 | 5,0 | 2,6 |
| 2 | 19,0 | 7,0 | 2,7 |
| 3 | 27,0 | 10,0 | 2,7 |
| 4 | 40,0 | 15,0 | 2,6 |
| 5 | 54,0 | 20,0 | 2,7 |
Acompanhe a leitura da tabela linha a linha. Por exemplo, na amostra 1, o volume é de 5,0 cm3, e a massa, de 13,0 g; portanto, a relação massa/ volume
é 13 = 2,6 g/cm3. 5massa
Analisando os dados de cada linha, pode-se perceber que a relação volume
nas cinco amostras de alumínio apresenta valor próximo a 2,7 g/cm3, que é a densidade do alumínio a 25 °C. Os valores obtidos de massa e de volume, como em todas as medidas, apresentam variações que podem ser explicadas pelos erros que talvez tenham sido cometidos durante as medições.
Transferindo os dados da tabela para um sistema de eixos cartesianos, obtém-
-se o gráfico a seguir.
Massas e volumes de diferentes amostras de alumínio
A curva que representa o gráfico é uma reta que passa pela origem dos eixos cartesianos (os pontos 0:0). Isso significa que as grandezas massa e volume são diretamente proporcionais, isto é, caso uma aumente ou diminua, a outra vai aumentar ou diminuir na mesma proporção.
O gráfico permite a obtenção de valores de massa e de volume que não foram medidos, analisando-se a reta que os relaciona. Assim, nesse exemplo, é possível determinar a massa de qualquer volume entre 0 cm3 e 20 cm3 que não esteja na tabela.
A densidade é, portanto, a relação entre duas grandezas: massa e volume.
A tabela a seguir apresenta a densidade de diferentes substâncias à temperatura de 25 °C e a 1 atm de pressão.
| Densidade e estado físico de diferentes substâncias a T = 25 °C e P = 1 atm | ||
| Substância | Densidade (g/cm3) | Estado físico |
| Ferro | 7,86 | Sólido |
| Alumínio | 2,70 | Sólido |
| Mercúrio | 13,54 | Líquido |
| Água | 1,00 | Líquido |
| Álcool | 0,79 | Líquido |
| Benzeno | 0,88 | Líquido |
| Oxigênio | 0,0014 | Gasoso |
| Nitrogênio | 0,0012 | Gasoso |
| Amônia | 0,00069 | Gasoso |
A densidade fornece a massa por unidade de volume de um material. A da água no estado líquido é 1,0 g/cm3, isto é, 1,0 cm3 dela apresenta massa de 1,0 g. A densidade do mercúrio é 13,5 g/cm3, isto é, 1,0 cm3 dele apresenta massa de 13,5 g.
Na análise dos dados das densidades, pode-se verificar que, entre as substâncias relacionadas, o mercúrio é a mais densa e o gás amônia é a menos densa. Isso significa que,se você pegar um mesmo volume de ambas as substâncias (1L, por exemplo), o mercúrio sempre apresentará a maior massa. Se, por outro lado, pegar uma mesma massa de ambas as substâncias, o mercúrio sempre ocupará um volume menor.
Propriedades específicasII
1 Três frascos idênticos e transparentes contêm a mesma massa de diferentes líquidos. Um deles contém água; outro, benzeno; e o terceiro, álcool. Como é possível descobrir quais são os líquidos existentes nos frascos sem abri-los? Utilize os dados da tabela Densidade e estado físico de diferentes substâncias a T=25°C e P=1atm,na página anterior, para auxiliá-lo na resposta.
2 Duas latas de 1 galão (1 galão corresponde a 3,8 L, aproximadamente) estão sem rótulo. Uma delas contém querosene (densidade = 0,82 g/cm3) e a outra, glicerina (densidade = 1,27 g/cm3). Como descobrir o que há em cada lata sem abri-las?
Quando a água de um lago congela, o gelo forma uma camada sobre ela. Qual a razão de tal fato?
Aula 6
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 umafiltração. |
| 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 separadasporflotação:areiaeserragem,areiaecortiça. | ||
| 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). | ||
Propriedades e separação de misturas
2 Houve um incêndio na casa de um colecionador de soldadinhos de chumbo. Os soldadinhos mais valiosos eram mantidos em redomas de vidro. Durante o incêndio, toda a coleção derreteu, mas as redomas mantiveram-se intactas. O que se pode dizer sobre a temperatura atingida?
Dados: temperatura de fusãochumbo: 327°C; temperatura de fusãovidro: 1.713°C.
Pesquisa constituição da matéria – propriedades da matéria – LINGUAGEM quimica
Aula 8
Propriedades Químicas:
Referem-se àquelas que, quando são coletadas e analisadas, alteram a composição química da matéria, ou seja, referem-se a uma capacidade que uma substância tem de transformar-se em outra por meio de reações químicas.
Por exemplo, a combustibilidade é uma propriedade química, pois a água não tem essa propriedade, enquanto o álcool (etanol) tem. Quando o álcool queima, ele converte-se em outras substâncias (gás carbônico e água), como mostra a reação abaixo:
1 C2H6OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
Outros exemplos de propriedades químicas são: oxidar, explosão, poder de corrosão e efervescência.
- Combustão
É um processo químico de oxidação, no qual o material combustível se combina com o oxigênio em condições favoráveis (calor), produzindo luz e calor.
- FOGO: É uma forma de combustão, caracterizada por uma reação química que combina materiais combustíveis com o oxigênio do ar, com desprendimento de energia luminosa e energia térmica.
- Triângulo do Fogo
(combustível, comburente e calor)
Propriedades Funcionais
Propriedades Funcionais da matéria são aquelas apresentas por grupos de substâncias. Ou ainda, é um conjunto de substâncias com propriedades químicas semelhantes. Como por exemplo, as substâncias químicas podem ser divididas em quatro grandes grupos: ácidos, bases, sais e óxidos. Todos os grupos com propriedades próprias e bem definidas.
Aula 9
Mudanças de estado físico da matéria
Influência da temperatura e da pressão nas mudanças de estados físicos.
- Passando pelos processos de fusão e vaporização e a sublimação é necessário aquecer o material.
- Esse aquecimento aumenta a agitação das partículas.
- Ocorre o aumento da temperatura e absorção de calor.
- Processo chamado de Endotérmico.
As substâncias podem mudar de estado físico (sólido, líquido, gasoso).
- O que diferencia essas substâncias em cada estado físico são as disposições e a agitação das moléculas.
- É possível mudar o estado físico de uma substância provocando afastamento e aproximação de suas moléculas, o que é conseguido por meio de alterações na temperatura ou na pressão.
- As mudanças de um estado físico para outro recebem denominações específicas
- Passando pelos processos de solidificação, condensação e ressublimação é necessário reduzir a temperatura do material.
- Essa redução da temperatura diminui a agitação das moléculas.
- Ocorre diminuição da temperatura e liberação de calor.
- Processo denominado Exotérmico.
- Pressão atmosférica: Toda a massa de ar existente que exerce uma força sobre tudo o que está na superfície da Terra.
- Ao nível do mar, a pressão atmosférica atinge o seu valor máximo, que corresponde a 1 atm.
- Todas as temperaturas de ebulição e fusão citadas foram consideradas ao nível do mar.
O que acontece no processo de ebulição da água?
- As moléculas recebem energia em forma de calor e assim agitam-se mais e “escapam” para a atmosfera.
- Se a pressão que atua no líquido diminui, as moléculas se desprendem com mais facilidade, ou seja, com menor grau de agitação, reduzindo a temperatura de ebulição.
SÓLIDO
- No estado sólido, as partículas encontram-se muito próximas e unidas por intensas forças de ligação. Elas vibram em posições fixas. Forma e volume constantes e definidos. Permite pouca compressibilidade.
LÍQUIDO
- As partículas estão mais afastadas uma das outras, reduzindo as forças de ligação que as mantém unidas. Estão mais livres e se movem com facilidade. Forma variável (recipiente), Volume constante
- GASOSO
- As partículas encontram-se muito afastadas umas das outras e são praticamente livres. Se movimentam rapidamente em todas as direções e sentidos. A forma e volume são variáveis (de acordo com o recipiente).
Mudanças de estado físico da matéria
Questões
Aula 10
01-(UFPR) Pode-se atravessar uma barra de gelo usando-se uma arame com um peso adequado, sem que a barra fique dividida em duas partes.
Qual é a explicação para o fenômeno?
a) A pressão exercida pelo arames sobre o gelo abaixa seu ponto de fusão.
b) O gelo já cortado pelo arame, devido a baixa temperatura, se funde novamente.
c) A pressão exercida pelo arame sobre o gelo aumenta seu ponto de fusão, mantendo a barra sempre solida.
d) O arame, estando naturalmente mais aquecido, funde o gelo; essa energia, uma vez perdida para a atmosfera, deixa a barra novamente solida.
e) Há uma ligeira flexão da barra, e as duas partes, já cortadas pelo arame, são comprimidas uma contra a outra, soldando-se.
Na patinação sobre o gelo, o deslizamento é facilitado porque, quando o patinador passa, parte do gelo se transforma em água, reduzindo o atrito. Estando o gelo a uma temperatura inferior a 0ºC, isso ocorre porque a pressão da lâmina do patim sobre o gelo faz com que ele derreta.
02-(UFPEL-RS) Na patinação sobre o gelo, o deslizamento é facilitado porque, quando o patinador passa, parte do gelo se transforma em água, reduzindo o atrito. Estando o gelo a uma temperatura inferior a 0ºC, isso ocorre porque a pressão da lâmina do patim sobre o gelo faz com que ele derreta.
De acordo com seus conhecimentos e com as informações do texto, é correto afirmar que a fusão do gelo acontece por que
- a) a pressão não influencia no ponto de fusão.
- b) o aumento da pressão aumenta o ponto de fusão.
- c) a diminuição da pressão diminui o ponto de fusão.
- d) a pressão e o ponto de fusão não se alteram.
- e) o aumento da pressão diminui o ponto de fusão.
Por que o gelo das pistas de patinação é tão escorregadio?
Quem já ficou em pé sobre uma pista sabe o quanto é tarefa difícil. Bobeou, você leva um tombo. Antes, o pessoal acreditava que a pressão dos pés sobre o gelo era a culpada. E até com razão. Pressionando, o gelo se funde parcialmente, tornando-se escorregadio. Mas pesquisas mostraram que a pressão nem sempre é suficiente para fundir a superfície do gelo.
Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia, nos Estados Unidos, descobriram por que ele causa tantos tombos. O gelo é formado por uma seqüência de camadas de moléculas de água firmemente ligadas umas às outras. As moléculas vibram constantemente, apesar da baixa temperatura. Os pesquisadores descobriram que as moléculas da primeira camada trepidam mais rápido do que as das camadas inferiores. Esse ligeiro movimento coloca-as em um estágio intermediário entre o sólido e o líquido. Ou seja, elas se comportam como líquido, porque suas moléculas estão mais agitadas, só que sua temperatura ainda é inferior ao ponto de fusão.
Esse estado intermediário, que os pesquisadores deram o nome de quasi-liquid (quase líquido), diminui muito o atrito entre os patins e o gelo, tornando-o por isso tão escorregadio.
Influência da pressão no ponto de fusão
Para a maioria das substâncias, a fusão tem por fim aumentar o seu volume, e como já vimos anteriormente, quando o volume tende aumentar, consequentemente, a pressão tende a diminuir o volume das substâncias. Com base na Lei de Chatelier, podemos concluir que com o aumento de pressão, irá dificultar a fusão, ou seja, aumenta a temperatura de fusão.
Portanto, se pensarmos no gráfico da pressão em função da temperatura de fusão, pode-se dizer que a curva será crescente
03-(FUVEST-SP) Nos dias frios, quando uma pessoa expele ar pela boca, forma-se uma espécie de “fumaça” junto ao rosto. Isso ocorre porque a pessoa:
- a) expele ar quente que condensa o vapor de água existente na atmosfera.
b) expele ar quente e úmido que se esfria, ocorrendo a condensação dos vapores expelidos.
c) expele ar frio que provoca a condensação do vapor de água na atmosfera.
d) provoca a evaporação da água existente no ar.
e) provoca a liquefação do ar, com seu calor.
04-(UFPEL-RS) Um bloco de chumbo está sendo fundido.
Durante esse processo, à pressão constante, é correto afirmar que
- a) ele recebe calor e sua temperatura aumenta.
- b) ele cede calor e sua temperatura aumenta.
- c) ele recebe calor e sua temperatura permanece constante.
- d) o calor evidenciado é sensível, pois há mudança de temperatura.
- e) ele cede calor e sua temperatura diminui.
Aula 11
ESTRUTURA DA MATÉRIA
ESTRUTURA DA MATÉRIA O termo matéria refere-se a todos os materiais ou coisas que compõem o universo. A matéria é constituída por partículas muito pequenas denominadas átomos. Os átomos apresentam vários tipos diferentes, chamados também de elementos químicos. A união entre átomos é chamada de ligação química que por sua vez forma as moléculas.
1 grão de areia (1mm) / 10.000.000 = tamanho de um átomo
Átomos Elementos Químicos
| Nome | Símbolo | Natureza |
| Ferro | Fe | Fe3O4 |
| Cálcio | Ca | CaCO3 |
| Prata | Ag (Argentum) | Ag |
| Oxigênio | O | O2 |
A união entre átomos é chamada de ligação química. Os átomos de combinam (ligação química) para formar as moléculas ou aglomerados iônicos.
Um conjunto de espécies químicas iguais – moléculas – forma as substâncias químicas. As substâncias químicas são responsáveis pela constituição de toda matéria
ESTUDO DAS SUBSTÂNCIAS E MISTURAS
SUBSTÂNCIA: forma particular de matéria, apresentando composição fixa, definida.
Na grande maioria dos casos, os materiais que constituem um corpo ou um objeto são compostos por várias substâncias químicas diferentes.
Ex Em um fio de cobre encontramos muitos átomos de cobre.
No leite encontramos água, lactose, galactose, caseína e albumina, etc.
A água do mar é constituída água, cloreto de sódio, além de outros tipos de sais
Substância simples: é constituída de uma molécula formada por átomos do mesmo elemento químico (mesmo tipo de átomo).
Substância composta: é constituída por uma molécula formada por mais de um elemento químico.
Substâncias Puras
Aula 12
A Linguagem dos químicos
A representação simbólica dos elementos químicos foi mudando ao longo dos tempos.
Tornou-se importante para os químicos representar cada elemento, de um modo simples e entendido por todos, com caráter universal.
Foi Berzelius, cientista sueco, quem introduziu a notação simbólica, moderna, dos elementos.
Jacob Berzelius 1779-1848
São formados por uma, duas ou três letras do nome do elemento (escrito em latim, grego ou inglês):
– 1ª letra maiúscula; – Restantes letras minúsculas (quando necessárias). Exemplificando:
Carbono
Símbolo químico: C Letra maiúscula
Cálcio
Símbolo químico: Ca 1ª letra maiúscula – Restantes letras minúsculas
Letra minúscula
Nomes de alguns elementos e respectivos símbolos químicos:
Nome do elemento Cobre – do latim Cuprum – Símbolo químico Cu
Nome do elemento Sódio – do latim Natrium – Símbolo químico Na
Nome do elemento Prata – do latim Argentum – Símbolo químico Ag
O símbolo químico de um elemento representa:
– o nome desse elemento;
– um átomo desse elemento.
Exemplo:
Símbolo químico H – Nome do elemento Hidrogênio – representa um átomo do elemento hidrogênio.
Quando se pretende representar mais do que um átomo de um dado elemento (não ligado quimicamente) deves: Indicar, antes do símbolo químico e ao mesmo nível, o número de átomos desse elemento.
Por exemplo:
2 H – representa dois átomos do elemento hidrogénio;
3 O – representa três átomos do elemento oxigénio;
4 C – representa quatro átomos do elemento carbono;
As substâncias moleculares representam-se por meio de fórmulas químicas.
Há regras para escrever a fórmula química de qualquer substância molecular:
Ä Escrever os símbolos químicos dos elementos que entram na constituição da molécula;
Ä Colocar um índice numérico à direita, ligeiramente abaixo do símbolo do
elemento. Este índice indica o número de átomos de cada elemento constituinte da molécula.
Ä Quando na molécula há apenas um átomo de um elemento químico, omitese o índice 1 (um) após o símbolo.
Por exemplo:
A água é uma substância molecular formada pelos elementos oxigênio e hidrogênio.
A fórmula química da água é: H2O1
Símbolo químico do hidrogênio, Símbolo químico do oxigênio.
A fórmula química de qualquer substância molecular tem um significado qualitativo e um significado quantitativo:
Ä qualitativamente, indica os elementos que constituem essa substância;
Ä quantitativamente, informa acerca do número de átomos de cada elemento que constituem a molécula.
Fórmulas químicas
H2 – Nome da substância – Di-hidrogénio -Significado quantitativo e qualitativo – Molécula formada por 2 átomos de hidrogênio.
N2 – Nome da substância – Diazoto -Significado quantitativo e qualitativo, Molécula formada por 2 átomos de azoto.
Exercício
Água H2O, Dióxido de Carbono CO2, Amoníaco NH3, Propano C3H8
Nome da substância Modelo da molécula Significado quantitativo e qualitativo
Molécula formada por 2 átomos de hidrogénio e 1 átomo de oxigénio
Molécula formada por 1 átomo de carbono e 2 átomos de oxigénio
Molécula formada por 1 átomo de azoto e 3 átomos de oxigénio Molécula
Aula 13
Equações Químicas
As equações químicas são representações gráficas das reações químicas que ocorrem entre os diversos elementos presentes na Tabela Periódica.
Elas são formadas por átomos, moléculas, e se apresentarem íons são chamadas de equações iônicas:
- H2(g) + O2(g) → H2O (l) – equação comum
- H++ OH–→ H2O – equação iônica
Observe que os elementos que estão à esquerda da seta são denominados reagentes, os quais participam das reações químicas, enquanto aqueles que estão à direita são chamados de produtos, ou seja, as substâncias que são formadas a partir dessa reação.
Fique atento, pois alguns símbolos são utilizados nas equações para indicar determinadas ações que ocorrem:
- Quando ocorre a reação química dos elementos: +
- Sentido que ocorre a reação química e indica o que será produzido: →
- Quando há presença de catalisadores ou aquecimento: ∆
- Quando há formação de um sólido que se precipita:↓
- Quando a reação é reversível: ↔
- Quando há presença de luz: λ
- Elemento no estado gasoso: (g)
- Elemento no estado sólido: (s)
- Elemento no estado de vapor: (v)
- Elemento no estado líquido: (l)
- Presença de solução aquosa: (aq)
Aula 14
TIPOS DE EQUAÇÕES QUÍMICAS
As classificações das equações químicas são determinadas pelo tipo de reação química que ocorre, classificadas de quatro maneiras:
- Reações de Síntese ou Adição
(A+B → AB): reação entre duas substâncias gerando uma nova e mais complexa, por exemplo: C + O2 → CO2.
- Reações de Análise ou de Decomposição
(AB → A+B): ao contrário da reação de adição, essa reação ocorre de modo que uma substância composta se divide em duas ou mais substâncias simples, por exemplo: 2 HgO → 2 Hg + O2.
- Reações de Deslocamento ou de Substituição ou de Simples Troca
(AB+C → AC+B ou AB+C → CB+A): corresponde a reação entre uma substância simples e outra composta, resultando na variação da substância composta em simples, por exemplo: Fe + 2HCL → H2 + FeCl2.
- Reações de Dupla-Troca ou de Dupla Substituição
- (AB+CD → AD+CB): reação entre duas substâncias compostas que trocam entre si os elementos químicos, resultando em duas novas substâncias compostas, por exemplo: NaCl + AgNO3→ AgCl + NaNO3.
Exemplos de Equações Químicas
Veja abaixo alguns exemplos de equações químicas:
C (s) + O2 (g) → CO2(g)
2H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l)
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Para aprofundar seus conhecimentos, leia também os artigos:
Aula 15
BALANCEAMENTO DAS EQUAÇÕES QUÍMICAS
O balanceamento das equações químicas demostra sua estabilidade e equilíbrio, uma vez que deve conter o mesmo número de átomos de cada elemento em ambos os lados da equação.
Os coeficientes estequiométricos são os números que aparecem na frente dos elementos, indicando quantos átomos existem na reação.
Quando o coeficiente for 1 geralmente ele fica subentendido e não aparece descrito. De tal modo, podemos dizer que as fórmulas (H2, O2, C2, H2O, HCl, CaO, etc.) oferecem um sentido qualitativo, enquanto os coeficientes dão o sentido quantitativo das equações químicas.
Para que uma equação química fique balanceada, devemos atentar para a “Lei da Conservação de Massa” de Lavoisier a qual postula:
“Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma” donde “A soma das massas das substâncias reagentes é igual à soma das massas dos produtos da reação”.
Para entender melhor esse conceito, vejamos o exemplo abaixo:
Al+O2 → Al2O3
Para balancear a equação química acima, primeiramente devemos escolher o elemento que surge somente uma vez na primeira e na segunda parte da equação, sendo que nesse caso é igual para o Alumínio (Al) e o Oxigênio (O).
Observado isso, devemos escolher o elemento com índices maiores, nesse caso, o oxigênio (O), com 2 (no primeiro membro) e 3 (no segundo membro). Por conseguinte, devemos transpor os índices do primeiro e do segundo membro, usando-os como coeficientes.
Logo, para que a equação acima fique balanceada devemos acrescentar os coeficientes 4 (2.2=4) e 2 na frente do elemento alumínio (Al) no primeiro e no segundo membro respectivamente, e ainda, o 3 no oxigênio (O) do primeiro membro.
Assim, o número de total de átomos de cada elemento da reação química fica balanceado no 1° e 2° membro da equação:
4Al + 3O2 → 2Al2O3
Exercício Resolvido
Para fixar seus conhecimentos sobre o balanceamento de equações, segue abaixo cinco equações que devem ser balanceadas:
- a) H2O → H2+O2
b) H2S+SO2→ H2O+S
c) H2+I2→ HI
d) NH3+O2→ NO+H2O
e) FeS2+O2→ Fe3O4+SO2
Aula 16
Tabela periódica
A partir do século XIX, cientistas começaram a perceber que os elementos químicos poderiam ser agrupados em colunas, formadas pela reunião de elementos com propriedades semelhantes.
O número de elementos químicos conhecidos pelo homem aumentou com o passar dos séculos, principalmente no XIX. Observe a tabela:
| ATÉ O FINAL DO SÉCULO: | Nº DE ELEMENTOS QUÍMICOS |
| XVI | 14 |
| XVII | 33 |
| XIX | 83 |
| XX | 112 |
Alguns elementos já eram conhecidos antes de 1650, como Ag, C, As, Au, Hg, Pb, Sn, Sb, Cu, S. Depois de tantos químicos tentarem classificar os elementos químicos, Dimitri Ivanovitch Mendeleyev foi o que mais se destacou.
Seu trabalho em classificar os elementos é usado até hoje. Ele criou uma tabela periódica dos elementos, que serviu de base para organizar a que temos hoje.
Mendeleyev observou que há uma periodicidade das propriedades quando os elementos químicos eram colocados em ordem crescente de suas massas atômicas.
Lei da periodicidade – muitas propriedades físicas e químicas dos elementos variam periodicamente na sequência de seus números atômicos.
Como utilizar a tabela periódica?
Cada quadro da tabela fornece os dados referentes ao elemento químico: símbolo, massa atômica, número atômico, nome do elemento, elétrons nas camadas e se o elemento é radioativo.
As filas horizontais são denominadas períodos. Neles, os elementos químicos estão dispostos na ordem crescente de seus números atômicos. O número da ordem do período indica o número de níveis energéticos ou camadas eletrônicas do elemento. A tabela periódica apresenta sete períodos:
1º período – 2 elementos
2º período – 8 elementos
3º período – 8 elementos
4º período – 18 elementos
5º período – 18 elementos
6º período – 32 elementos
7º período – até agora 30 elementos
As colunas verticais constituem as famílias ou grupos, nas quais os elementos estão reunidos segundo suas propriedades químicas. As famílias ou grupos vão de 1 a 18. Algumas famílias possuem nome, como por exemplo:
1 – alcalinos
2 – alcalinos terrosos
13 – família do boro
14 – família do carbono
15 – família do nitrogênio
16 – família dos calcogênios
17 – família dos halogênios
18 – gases nobres
Da família 1 e 2 e 13 até 18 chamamos de elementos representativos. Da família do 3 até 12 chamamos de elementos de transição.
Os elementos que ficam na série dos lantanídeos e actinídeos são os elementos de transição. Como eles estão no grupo 3, como se estivessem numa “caixinha” para dentro da tabela, são chamados de elementos de transição interna. E os demais são chamados de elementos de transição externa.
Os elementos químicos estão reunidos em três grandes grupos: metais, não-metais e gases nobres. O hidrogênio (H) não se encaixa em nenhuma dessas classificações porque possui características próprias. Algumas tabelas mostram esta divisão.
Os metais são elementos químicos que possuem várias propriedades específicas, como brilho, condutividade térmica e elétrica, maleabilidade e ductibilidade. Todos os metais são sólidos à temperatura de 25ºC e pressão de 1atm, exceto o mercúrio (Hg) que é líquido nestas condições.
Quase todos os metais têm brilho, pois são capazes de refletir muito bem a luz. Ouro, prata e alumínio são exemplos de metais com muito brilho. Os metais são bons condutores elétricos.
Como em geral apresentam ductibilidade, ou seja, podem ser reduzidos a fios, são usados como tal na condução de eletricidade. Os metais conduzem bem o calor.
Nem sempre um metal puro apresenta as propriedades desejáveis para determinadas aplicações. Por isso são produzidas as ligas metálicas, onde dois ou mais metais são misturados. São exemplos o bronze e o latão. O bronze é uma mistura de cobre, estanho e o latão é resultado da mistura de cobre e zinco.
A maioria das ligas é formada por dois ou mais metais, mas algumas contêm não-metais, como o carbono. A liga mais usada desse tipo é o aço. Os não-metais são maus condutores de eletricidade, quase não apresentam brilho, não são maleáveis e nem dúcteis. Tendem a formar ânions (íons negativos).
Os gases nobres ou inertes, ou ainda raros, constituem cerca de 1% do ar. É muito difícil se conseguir compostos com estes gases. Raramente eles reagem porque são muito estáveis. Suas camadas exteriores estão completamente preenchidas de elétrons. Estão todos no grupo 18 da tabela periódica.
Na tabela periódica atual, existem elementos naturais e artificiais. Os naturais são os elementos encontrados na natureza e os artificiais são produzidos em laboratórios.
Dois estão localizados antes do urânio (U-92), os chamados elementos cisurânicos, que são o tecnécio (Tc – 43) e o promécio (Pm – 61). Outros elementos artificiais vêm depois do urânio, chamamos de transurânicos que são todos os outros após o U – 92. Dentre eles: Pu, Am, Bk, Fm, No, Sg, Ds
Aula 17
ESTRUTURA DO ÁTOMO
Evolução dos modelos atômicos
MATÉRIA
– Atomos são os componentes básicos das moléculas e da matéria comum.
– São compostos por partículas subatómicas.
- As mais conhecidas são os prótons, os nêutronse os elétrons.
- Formado por : núcleo atômicoe a eletrosfera.
– O núcleo é constituído de prótons (cargas positivas) e nêutrons (cargas neutras). Os nêutrons estabilizam o núcleo, uma vez que cargas de mesmo sinal tendem a se repelir.
– Em torno do núcleo, na eletrosfera, estão os elétrons (cargas negativas). Os elétrons são atraídos pela carga positiva dos prótons e então ficam ao seu redor, na eletrosfera.
Da família 1 e 2 e 13 até 18 chamamos de elementos representativos. Da família do 3 até 12 chamamos de elementos de transição.
17 – família dos halogênios
18 – gases nobres
Os elementos que ficam na série dos lantanídeos e actinídeos são os elementos de transição. Como eles estão no grupo 3, como se estivessem numa “caixinha” para dentro da tabela, são chamados de elementos de transição interna. E os demais são chamados de elementos de transição externa.
Os elementos químicos estão reunidos em três grandes grupos: metais, não-metais e gases nobres. O hidrogênio (H) não se encaixa em nenhuma dessas classificações porque possui características próprias. Algumas tabelas mostram esta divisão.
Os metais são elementos químicos que possuem várias propriedades específicas, como brilho, condutividade térmica e elétrica, maleabilidade e ductibilidade. Todos os metais são sólidos à temperatura de 25ºC e pressão de 1atm, exceto o mercúrio (Hg) que é líquido nestas condições.
Quase todos os metais têm brilho, pois são capazes de refletir muito bem a luz. Ouro, prata e alumínio são exemplos de metais com muito brilho. Os metais são bons condutores elétricos.
Como em geral apresentam ductibilidade, ou seja, podem ser reduzidos a fios, são usados como tal na condução de eletricidade. Os metais conduzem bem o calor.
Nem sempre um metal puro apresenta as propriedades desejáveis para determinadas aplicações. Por isso são produzidas as ligas metálicas, onde dois ou mais metais são misturados. São exemplos o bronze e o latão. O bronze é uma mistura de cobre, estanho e o latão é resultado da mistura de cobre e zinco.
A maioria das ligas é formada por dois ou mais metais, mas algumas contêm não-metais, como o carbono. A liga mais usada desse tipo é o aço. Os não-metais são maus condutores de eletricidade, quase não apresentam brilho, não são maleáveis e nem dúcteis. Tendem a formar ânions (íons negativos).
Os gases nobres ou inertes, ou ainda raros, constituem cerca de 1% do ar. É muito difícil se conseguir compostos com estes gases. Raramente eles reagem porque são muito estáveis. Suas camadas exteriores estão completamente preenchidas de elétrons. Estão todos no grupo 18 da tabela periódica.
Na tabela periódica atual, existem elementos naturais e artificiais. Os naturais são os elementos encontrados na natureza e os artificiais são produzidos em laboratórios.
Dois estão localizados antes do urânio (U-92), os chamados elementos cisurânicos, que são o tecnécio (Tc – 43) e o promécio (Pm – 61). Outros elementos artificiais vêm depois do urânio, chamamos de transurânicos que são todos os outros após o U – 92. Dentre eles: Pu, Am, Bk, Fm, No, Sg, Ds.
Aula 18
ESTRUTURA DO ÁTOMO
Evolução dos modelos atômicos
MATÉRIA
– Atomos são os componentes básicos das moléculas e da matéria comum.
– São compostos por partículas subatómicas.
- As mais conhecidas são os prótons, os nêutronse os elétrons.
- Formado por : núcleo atômicoe a eletrosfera.
– O núcleo é constituído de prótons (cargas positivas) e nêutrons (cargas neutras). Os nêutrons estabilizam o núcleo, uma vez que cargas de mesmo sinal tendem a se repelir.
– Em torno do núcleo, na eletrosfera, estão os elétrons (cargas negativas). Os elétrons são atraídos pela carga positiva dos prótons e então ficam ao seu redor, na eletrosfera.
