4.1. – propriedades físicas e propriedades químicas dos materiais · 2015-05-24 ·...

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Propriedades Físicas e Propriedades químicas dos materiais Ciências Físico-Químicas |8.º ano de escolaridade Ano letivo 2013/2014 | Docente: Marília Silva Soares 1 4.1. Propriedades físicas e propriedades químicas dos materiais - Propriedades físicas e químicas dos materiais - Densidade ou massa volúmica - Propriedades químicas utilizadas para identificar substâncias Unidade 4 O MUNDO MATERIAL Ciências Físico-químicas - 7º ano de escolaridade Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 2 Unidade 4 O MUNDO MATERIAL COMPETÊNCIAS Compreender que os materiais apresentam propriedades que os permitem distinguir. Compreender o significado de propriedades caraterísticas. Compreender que as propriedades caraterísticas podem ser físicas ou químicas. Compreender o conceito de densidade. Efetuar cálculos simples relativos a densidade de materiais sólidos e líquidos. Conhecer os diferentes estados físicos da matéria; Saber identificar mudanças de estado físico. Definir ponto de fusão e ponto de ebulição. Compreender que se podem identificar substâncias através de ensaios físico-químicos.

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Propriedades Físicas e Propriedades químicas dos materiais Ciências Físico-Químicas |8.º ano de escolaridade

Ano letivo 2013/2014 | Docente: Marília Silva Soares 1

4.1. – Propriedades físicas e

propriedades químicas dos materiais

- Propriedades físicas e químicas dos materiais

- Densidade ou massa volúmica

- Propriedades químicas utilizadas para identificar substâncias

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Ciências Físico-químicas - 7º ano de escolaridade

Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 2

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

COMPETÊNCIAS

•Compreender que os materiais apresentam propriedades que os permitem distinguir.

•Compreender o significado de propriedades caraterísticas.

•Compreender que as propriedades caraterísticas podem ser físicas ou químicas.

•Compreender o conceito de densidade.

•Efetuar cálculos simples relativos a densidade de materiais sólidos e líquidos.

•Conhecer os diferentes estados físicos da matéria;

•Saber identificar mudanças de estado físico.

•Definir ponto de fusão e ponto de ebulição.

•Compreender que se podem identificar substâncias através de ensaios físico-químicos.

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

As substâncias apresentam diversas propriedades como cor, brilho, estado físico, dureza,…

Que propriedades podemos referir para um material?

O cobre é uma substância sólida, castanho--avermelhada,

com brilho, boa condutora do calor e da corrente elétrica.

O sulfato de cobre(II) hidratado é uma

substância sólida, azul, solúvel em água e

insolúvel em álcool etílico (etanol).

A grafite é uma substância sólida,

cinzenta, sem brilho, risca facilmente o

papel e é boa condutora da corrente

elétrica.

Por exemplo:

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Propriedades físicas Propriedades químicas

São as caraterísticas que se podem observar sem

mudar a identidade dessa substância; relacionam-

se com transformações físicas.

Referem-se à capacidade de uma substância se

poder transformar noutra substância; relacionam-

se com transformações químicas

Cor, dureza, estado físico, temperatura, massa,

ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, etc..

Combustibilidade

As substâncias têm propriedades características; são estas propriedades que permitem

distingui-las umas das outras.

As propriedades características de uma substância podem ser:

A grafite é mole –

propriedade física

O magnésio arde na

presença do oxigénio –

propriedade química

Por exemplo:

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Que propriedades físicas podem identificar uma substância?

As propriedades físicas características de uma substância, mais facilmente detetáveis,

são:

massa volúmica;

estados físicos;

temperatura de fusão ou ponto de fusão;

temperatura de ebulição ou ponto de ebulição

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

O cubo de alumínio tem a massa de 2,7 g O cubo de cobre tem a massa de 8,9 g O cubo de chumbo tem a massa de 11,34g

Como volumes iguais de alumínio, cobre e chumbo têm massas diferentes,

dizemos que as suas massas volúmicas são diferentes.

Massa volúmica de uma substância

Os três cubos, um de alumínio, outro de cobre e outro de chumbo, todos com 1

cm3 de volume (a 20 ºC), têm massas diferentes:

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

volume

massaMassa volúmica =

Por exemplo:

A massa volúmica (ρ) de uma substância é igual à razão entre a massa (m) de substância e o

volume (V) que ocupa:

Cada substância tem um valor característico para a sua massa volúmica, a uma dada

temperatura, e esses valores estão tabelados.

ρalumínio = 2,7 g/cm3 ; ρcobre = 8,9 g/cm3 ; ρchumbo = 11,34 g/cm3 ;

O chumbo tem massa volúmica superior à do cobre e este tem massa volúmica superior à do

alumínio.

No dia-a-dia dizemos que:

O chumbo é mais denso do que o cobre e que este é mais denso do que o alumínio.

ou V

mρ =

Unidades SI:

Massa – quilograma (kg)

Volume – metro cúbico (m3)

Densidade – quilograma por

metro cúbico (kg/m3)

Massa volúmica de uma substância

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

ESTADO FÍSICO

SUBSTÂNCIA DENSIDADE (g/cm3)

GASOSO

(a 0ºC e à pressão normal

Azoto 0,00125

Dióxido de carbono 0,00198

Hélio 0,00018

Oxigénio 0,00143

LÍQUIDO

(a 20ºC e à pressão normal)

Água (a 4ºC) 1,0

Água 0,998

Álcool etílico 0,789

Mercúrio 13,6

SÓLIDO

Alumínio 2,7

Cobre 8,0

Ferro 7,8

Prata 10,5

Ouro 19,3

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

Exemplo 1:

Uma moeda, encontrada no espólio de um galeão naufragado, tem uma massa de 35,8 g e um

volume de 3,4 cm3.

Qual será o material de que a moeda é constituída?

Justifica com cálculos apropriados.

Dados:

m = 35,8 g

V = 3,4 cm3.

= ?

Consultando uma tabela de densidades(como a da página 41 do manual) pode-se concluir que a

moeda é constituída por prata.

.cm/5,10

4,3

8,35

3g

V

md

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

Exercício 1:

Uma amostra de mercúrio apresenta a massa de 58,6 g.

Determina o volume do mercúrio, sabendo que a sua densidade é de 13,6g/cm3.

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

As propriedades da matéria que se podem medir podem classificar-se em propriedades intensivas e

extensivas.

Numa propriedade intensiva, o

valor que é medido depende da

quantidade de matéria.

Numa propriedade extensiva, o

valor que é medido não depende da

quantidade de matéria.

A densidade é uma propriedade intensiva.

Para determinar a densidade de um corpo sólido é necessário conhecer:

-A sua massa(m), medida na balança;

-- o volume (V) ocupado pelo corpo

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica regular?

Se o corpo sólido tiver uma forma geométrica regular, pode recorrer-se a uma expressão

matemática, para se determinar o seu volume – cálculo do volume de sólidos regulares.

3

3

4rV

hAV 0

3aV hrV

hAV

2

0

a

a a

A0 A0

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica regular?

Exemplo 2:

Um cubo maciço tem 2,0 cm de aresta e 90,4 g de massa. Determina qual o material que constitui

o cubo.

Resolução:

Dados: l = 2,0 cm;

m = 90,4 g

Para determinar qual o material que constitui o cubo, com os dados fornecidos:

1.º passo: calcular o volume do cubo.

2.º passo: calcular a densidade.

3.º passo: consultar uma tabela de densidades, para verificar qual é o material que

apresenta essa densidade.

3

cubo

3

cubo

3

cubo

8V

2V

V

cm

3g/cm 3,11

8

4,90

V

mConsultando uma tabela de densidades, verifica-se que

o chumbo apresenta este valor de densidade.

Resposta: o material que constitui o cubo é o chumbo.

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica irregular?

Se o corpo sólido tiver forma geométrica irregular, pode-se recorrer ao método de

deslocamento do líquido para se determinar o seu volume.

2.º passo 3.º passo 4.º passo 5.º passo

Determinar a

massa do objeto,

medindo na

balança.

colocar água

numa proveta e ler

o seu volume, V1,

volume inicial.

Colocar, com

cuidado o corpo

na proveta de

modo a não

derramar água e

voltar a ler o

volume – Vf –

volume final

Determinar o

volume do corpo a

partir da diferença

dos dois volumes

anteriormente

lidos.

Determinar a

densidade do objeto.

ifcorpo VVV corpoV

m

1.º passo

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica irregular?

Resolução:

Dados: l = 2,0 cm;

m = 90,4 g

Exemplo 3:

Dois corpos, A e B, têm o mesmo volume, que foi determinado como mostra a figura. A massa do corpo A

é de 13 g e a massa do corpo B é de 20 g.

a) Determine a densidade do corpo A.

b) Indique, justificando, qual dos corpos é menos denso.

c) Será que algum destes corpos flutua na glicerina (glicerol= 1,22 g/cm3)?

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica irregular?

Resolução:

20gm

13gm

VVV

:DADOS

B

A

BA

3

corpo

corpo

ifcorpo

3

f

3

i

A

20cmV

1030V

VVV

30cmV

10cmV

?d a)

volume.de unidade mesma pela

massa,maior temque o é porque

B, corpo o é denso mais corpo O )b

3

B

B

BB

B

1,0g/cmd

20

20d

V

md

?c)d

questão. em líquido do à

inferiores densidades têm

ambos pois glicerol, no

flutuariam corpos os Ambos

1,22g/cmd

0,65g/cmd

3

glicerol

3

A

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Massa volúmica de uma substância

Como determinar a densidade de um líquido?

Para determinar a densidade de um líquido utiliza-se um procedimento semelhante ao da

determinação da densidade de um sólido.

É por isso necessário conhecer:

-A massa do líquido;

-O volume do líquido;

-Dividir o valor da massa pelo valor do volume.

Também se pode medir diretamente a densidade

da um líquido utilizando densímetros com

escalas apropriadas.

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Propriedades Físicas e Propriedades químicas dos materiais Ciências Físico-Químicas |8.º ano de escolaridade

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Estados físicos

Os materiais podem-se encontrar em três estados físicos diferentes:

Estado sólido Estado gasoso Estado líquido

Têm forma definida,

Tem um volume constante;

Não são compressíveis

Tem forma variável (a do

recipiente)

Tem volume constante (a

temperatura constante)

São dificilmente compressíveis

Têm forma variável (a do

recipiente)

Tem um volume variável

São facilmente compressíveis

Os materiais podem existir nos três estados físicos, dependendo da pressão e da temperatura a

que se encontram.

Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 20

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Temperaturas de fusão e de ebulição

Quando se aquece ou arrefece um material, pode ocorrer uma mudança de estado.

Sublimação

Fusão Vaporização

Condensação Solidificação

Estado sólido Estado gasoso Estado líquido

Sublimação

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

A que temperatura funde uma substância?

A temperatura de fusão de uma substância é a temperatura à qual essa substância passa do estado

sólido ao estado líquido. Enquanto se dá a fusão da substância (pura) a temperatura mantém-se.

Cada substância tem um valor característico para a sua temperatura de fusão.

Gráfico da variação da

temperatura da água

(inicialmente gelo) durante o

tempo de aquecimento.

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

O gelo funde a 0 ºC

(à pressão normal).

A presença de impurezas numa substância faz baixar a temperatura de fusão dessa substância.

O gelo com sal funde

a uma temperatura

inferior a 0 ºC (à

pressão normal).

Nas estradas com neve adiciona-

se muitas vezes “sal” para evitar a

formação de gelo.

Qual o efeito da presença de impurezas no ponto de fusão de uma substância?

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

A que temperatura entra em ebulição uma substância?

A temperatura de ebulição de uma substância é a temperatura à qual essa substância passa do

estado líquido ao estado gasoso. Enquanto se dá a ebulição de uma substância (pura) a

temperatura mantém-se.

Gráfico da variação da temperatura

da água durante o tempo de

aquecimento.

Cada substância tem um valor

característico para a sua temperatura de

ebulição.

A presença de impurezas numa substância faz aumentar a temperatura de ebulição dessa

substância.

Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 24

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

Os materiais apresentam propriedades físicas e químicas.

As substâncias têm propriedades características que permitem distingui-las umas

das outras.

As propriedades características podem ser físicas e químicas.

A massa volúmica é uma propriedade física característica da substância, a uma

dada temperatura.

Resumindo…

A massa volúmica de uma substância é igual à razão entre a massa da substância

e o volume que ocupa:

volume

massaMassa volúmica =

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas dos materiais

faz baixar a temperatura de fusão;

Os materiais podem encontrar-se em três estados físicos diferentes:

A temperatura de fusão de uma substância é a temperatura à qual essa substância

passa do estado sólido ao estado líquido.

A temperatura de ebulição de uma substância é a temperatura à qual essa substância

passa do estado líquido ao estado gasoso.

Durante a fusão e a ebulição de uma substância (pura) a temperatura mantém-se

constante.

As temperaturas de fusão e de ebulição de uma substância (a uma dada pressão)

são características dessa substância.

A presença de impurezas numa substância:

faz aumentar a temperatura de ebulição.

Estado sólido Estado líquido Estado gasoso

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Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Diferenças entre Propriedades físicas e propriedades químicas

•As propriedades físicas são medidas experimentalmente e traduzidas em valores que

descrevem o estado físico da substância.

•Quando investigamos estas propriedades numa amostra nunca alteramos a sua

constituição.

•As propriedades químicas relacionam-se com a maneira como as substâncias reagem

umas com as outras.

•Para estudarmos as propriedades químicas realizam-se ensaios químicos que destroem

a amostra.

•Uma propriedade química que é própria de uma substância permite identificá-la.

Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 28

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades químicas dos materiais

É possível identificar substâncias a partir das suas propriedades químicas.

Uma propriedade química que é própria de uma substância permite identificá-la.

No laboratório os químicos recorrem a ensaios químicos para identificarem algumas substâncias

Provocam transformações químicas onde intervêm outras substâncias

Há destruição da amostra

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Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 29

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades químicas dos materiais

Quais os processos mais usuais?

Um dos métodos implica a utilização de um indicador

químico, ou indicador colorémico.

indicador químico - é um

produto químico capaz de

indicar a presença de certas

substâncias, pois altera-se em

contato com elas.

O cloreto de cobalto ,

que apresenta cor

azul e, na presença da

água, torna-se rosa.

a solução de iodo é

utilizada para deteção de

amido; apresenta cor

violeta e na presença de

amido sofre alteração da

cor para roxo azulado.

O licor de Fehling,

que apresenta cor

azulada torna-se

vermelho na

presença de

glicose.

O sulfato de cobre

anidro, que tem cor

branca e, na

presença de água,

torna-se azul.

Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 30

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades químicas dos materiais

Comburente ou combustível?

COMBUSTÃO

O gás hidrogénio é o

combustível, ou seja, é a

substância que em contato

com uma chama arde.

O gás oxigénio é

comburente, ou seja, é a

substância que permite

uma combustão ocorra,

por isso aviva um pavio

em brasa.

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Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 31

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades químicas dos materiais

Qual o comportamento perante ácidos?

Calcário Quartzo

Como acontece nos mármores

(calcários cristalinos), são atacados

pelos ácidos, como o vinagre ou o sumo

de limão

Há libertação

de gás

(dióxido de

carbono)

Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 32

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades físicas e propriedades químicas

•As propriedades químicas são comportamentos caraterísticos de uma substância quando se

combina com outra substância.

•São exemplos os indicadores químicos utilizados na deteção de outras substâncias:

Solução de iodo (utilizado na deteção de amido no pão);

Licor de Fehling (utilizado na deteção de glicose);

Água de cal (utilizada na deteção de dióxido de carbono);

Sulfato de cobre anidro (utilizado na deteção de água);

Azul de tornesol (utilizado na deteção de substâncias ácidas/básicas)

•Os ensaios de chama permitem identificar alguns

metais através da observação da cor da chama

produzida.

•A combustibilidade é uma propriedade química que

pode ser usada para identificação de materiais.

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Propriedades Físicas e Propriedades químicas dos materiais Ciências Físico-Químicas |8.º ano de escolaridade

Ano letivo 2013/2014 | Docente: Marília Silva Soares 17

Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 33

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades químicas dos materiais

TESTES QUÍMICOS DISPONÍVEIS EM KITS (manual Asa (novo) página 189)

•Atualmente estão disponíveis no mercado kits de grande variedade de

testes químicos que permitem analisar e avaliar a qualidade de diferentes

materiais, como a água, o solo, etc.

Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 34

Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL

Propriedades químicas dos materiais

TESTES QUÍMICOS DISPONÍVEIS EM KITS (manual Asa (novo) página 189)