Prof. Prof. Carlinho.Carlinho.

QUÍMICAQUÍMICA

A QUÍMICAUma Ciência da natureza.

Uma Ciência experimental.

A Química estuda a matéria ( os materiais ) e a energia que possa estar envolvida.

MATÉRIA →

A Química estuda

A constituição da matéria.

As transformações da matéria.

A energia envolvida nas transformações.

Exemplos:

AçúcarSal

Água

Vidro

Metal

Nuvens

Ar

É tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço.

ENERGIA → É o que provoca transformação na matéria.

Exemplos:Energia Elétrica ( Eletricidade )

Energia Luminosa ( Luz ) Energia Térmica

( Calor )

Os Níveis de Estudo da Química.

1.) O Nível Microscópico.Átomos , moléculas , íons , elétrons , prótons , nêutrons ...

2.) O Nível Macroscópico.Mudança de cor , efervescência , formação de precipitado , variação de temperatura ...

3.) O Nível Representacional.Símbolos , fórmulas, equações, gráficos , tabelas ...

O Que é

Química?

O Que é

Química?

Química é uma Ciência Experimental que estuda a estrutura, a composição e a transformação da matéria.

AS PROPRIEDADES DA MATÉRIA.Podemos falar em propriedades gerais, funcionais e específicas.

1.) Propriedades Gerais.São propriedades comuns a todos os tipos de materiais.

Massa ( Inércia )

Volume (extensão)

Impenetrabilidade

Divisibilidade

Compressibilidade

Elasticidade

2.) Propriedades Funcionais. São propriedades comuns a certos grupos de compostos, denominados funções químicas.

ACIDEZ ALCALINIDADE SALINIDADE

PROPRIEDADESFUNCIONAIS

As propriedades funcionais serão estudadas oportunamente no conteúdo de FUNÇÕES QUÍMICAS ( Ácidos, Bases, Sais e Óxidos )

3.) Propriedades Específicas.

Podemos falar em propriedades Químicas, Físicas e Organolépticas

3.1) Propriedades Químicas.

São propriedades particulares a cada “substância pura“.

Servem para caracterizar e identificar uma substância química.

São as diversas reações químicas que uma substância pode sofrer.

Para serem observadas é necessário a transformação de uma substância em outra(s).

Exemplos:

O ferro se oxida ( transforma-se em ferrugem ) em contato com o ar e umidade.

O peróxido de hidrogênio ( água oxigenada ) sofre decomposição sob a ação da luz.

O carvão sofre combustão ( queima ) em contato com oxigênio e fornecimento de calor.

3.2) Propriedades Físicas. São propriedades que podem ser observadas e medidas sem a transformação de uma substância em outra(s).

São as constantes físicas que caracterizam uma substância química.

As principais são:

O Ponto de Fusão ( P.F ) , o Ponto de Ebulição ( P.E ) , a Densidade ( d ) , a Solubilidade ( S ) e a Dureza.

A) Ponto de Fusão ( P.F ) É a temperatura na qual uma substância sólida passa para o estado líquido. ( derretimento )

O P.F apresenta valor específico para cada “substância pura” e não depende da quantidade de substância analisada.

Exemplos:

Água → P.F = 0°C Cloreto de sódio → P.F = 801°C

Álcool comum → P.F = − 112°C

B) Ponto de Ebulição ( P.E) É a temperatura na qual uma substância líquida passa para o estado gasoso de forma rápida e com formação de bolhas.

O P.E apresenta valor específico para cada “substância pura” e não depende da quantidade de substância analisada.

Exemplos: Água → P.E = 100°C Cloreto de sódio → P.E = 1490°C

Álcool comum → P.E = 78°C

C) Densidade ( d ) ( Massa Específica )

É definida pela relação entre a massa ( m ) e o volume ( V ) da substância.

Matematicamente →

Unidade →

grama ( g )

Mililitro ( mL ) ou centímetro cúbico ( cm3 )

g/mL ou g/cm3Exemplos:

dágua = 1,0 g/mLdetanol = 0,8 g/mLIsso significa que → Cada 1,0 mL de etanol possui massa de 0,8 g.

IMPORTANTE:

1º) Considerando duas substâncias diferentes A e B, teremos que: Se mA = mB então VA ≠ VB

Se VA = VB então mA ≠ mB

Assim podemos concluir que a densidade é uma propriedade específica.

2º) Analise os sistemas abaixo:* Em 1 a bolinha é mais densa que o líquido.

* Em 2 a bolinha é menos densa que o líquido.

D) Solubilidade.Solubilidade é a capacidade de uma substância se dissolver em outra.

Podemos medir essa capacidade através da grandeza física denominada Coeficiente de Solubilidade ( C.S ) O C.S → Indica a quantidade máxima ( em geral em gramas ) de soluto capaz de se dissolver em uma quantidade padrão de solvente ( 100 g ou 100 mL ou 1,0 L ... ) em determinadas condições de temperatura e pressão.Exemplo

s:1º) NaCl → C.S = 360 g / 1 L de H2O a 20°C.

Isso significa que:

1,0 L de água, a 20°C, dissolve no máximo, 360 g de NaCl

2º) KNO3 → C.S = 46 g / 100 g de H2O a 30°C.

E) Dureza

É a propriedade do material que mede a sua resistência ao risco.

Riscar é retirar partículas e ocorre quando dois materiais diferentes são colocados em atrito.

O objeto de aço risca o tecido.

O papel risca o grafite

O diamante é o material natural de maior dureza.

3.3) Propriedades Organolépticas São propriedades que impressionam os nossos sentidos.

A) O sabor.É percebido pelo paladar.

Se a substância possuir sabor ela é sípida e se não possuir é insípida.

B) A Cor.É percebida pela visão.

Se a substância possuir cor ela é colorida e se não possuir é incolor.

C) O Odor.É percebido pelo olfato.

Se a substância possuir odor ela é odorífera e se não possuir é inodora.

D) O Brilho.É percebido pela visão .

Se a substância possuir brilho ela é brilhante e se não possuir é fosca.

E) O Estado de Agregação.Sólido, líquido ou gasoso. É percebido pelo tato e pela visão.

IMPORTANTE

1º) Maleabilidade. Propriedade do material de poder ser transformado em lâminas, folhas, chapas ou placas.

2º) Ductilidade. Propriedade do material de poder ser transformado em fios

3º) Propriedades Intensivas. São aquelas que não dependem da quantidade do material da amostra. ( Só depende da natureza do material ) Ex: Densidade, P.F,

P.E ...4º) Propriedades Extensivas. São aquelas que dependem da quantidade da amostra.

Ex: Massa, Volume, Área ...

Os Estados de Agregação da Os Estados de Agregação da Matéria ( Estados Físicos ) Matéria ( Estados Físicos )

A matéria pode ser encontrada em três estados de agregação.

Apresenta forma e volume próprios ( Não depende do recipiente que o contém )

Apresenta volume próprio e a forma é a do recipiente que o contém.

Não apresenta forma nem volume próprios.

As Mudanças de Estado Físico. As Mudanças de Estado Físico. Podemos transformar um estado físico em outro, por alterações na

temperatura e/ou pressão.

Analise o esquema a seguir.

FUSÃO VAPORIZAÇÃO

LIQUEFAÇÃOSOLIDIFICAÇÃO

SUBLIMAÇÃO

RESSUBLIMAÇÃO

IMPORTANTE

1º) A vaporização pode ocorrer de três maneiras:

Evaporação →É lenta e superficial ( Ocorre na superfície do líquido )

É rápida e ocorre com formação de bolhas em todo interior do líquido.

Ebulição →

Calefação→É muito rápida e ocorre quando o líquido entra em contato com uma superfície material superaquecida.

2º) Previsão Teórica do Estado Físico de uma Substância.

SUBSTÂNCIA ( Temperatura que se encontra )

Maior que o P.E →

Entre P.F e P.E →

Menor que o P.F →

GASOSO

LÍQUIDO

SÓLIDO

Sistema e Meio Ambiente. Sistema e Meio Ambiente. É uma parte do Universo isolada para estudo.

É tudo que não faz parte do sistema.

Logo → Sistema + Meio Ambiente = UNIVERSO

Classificação dos Sistemas.1.) Quanto às Trocas de Matéria e Energia com o Meio Ambiente.1.1 ) Sistema Aberto →

1.2) Sistema Fechado →

1.3) Sistema Isolado →

Troca matéria e energia com o meio ambiente.

Troca apenas energia com o meio ambiente.

Não troca matéria nem energia com o meio ambiente.

2.) Quanto à Composição Química.O Sistema poderá ser um Elemento Químico ou uma Substância Pura ou uma Mistura.

2.1) Elemento Químico. ( Tipos de Átomos ) Um Elemento Químico é um conjunto de átomos quimicamente iguais. ( mesmo número atômico )

São conhecidos atualmente 117 elementos químicos. ( 117 tipos de átomos ) 90 naturais e 27 artificiais

( fabricados em laboratórios )

Cada elemento possui um nome e um símbolo representativo.

O nome muda de acordo com a nacionalidade. O símbolo é universal.Exemplos: Cálcio →

Carbono →Nitrogênio →Hidrogênio →Fósforo →Flúor →Ferro →

Ca

C

N

H

Fe

F

P

Sódio →Potássio →Cloro →Ouro →Prata →Chumbo →Mercúrio →

Na

K

Cl

Au

Pb

Ag

Hg

IMPORTANTE. Idéia Inicial de Molécula.Molécula é uma partícula formada por átomos unidos quimicamente. Analise as representações abaixo:

H + H H HÁtomos de Hidrogênio. Molécula de Hidrogênio.

H2Fórmula Molecular

Índice ou Atomicidade.

H

H + H + O O

Átomo de Oxigênio.

Átomos de Hidrogênio. Molécula de água.

H

H2OFórmula Molecular

2.2) Substância Pura. ( Substância Química ) Material formado por “ moléculas “ quimicamente iguais.

Podemos falar em Substância Pura Simples e em Substância Pura Composta. ( Composto Químico )

Analise as representações abaixo:

Substância Pura Simples.

SUBSTÂNCIA SIMPLES → É formada por átomos de um mesmo elemento químico.

SUBSTÂNCIA COMPOSTA → É formada por átomos de elementos diferentes.

Substância Pura Composta.

Cada substância química pode ser representada por uma única fórmula molecular, veja:

Água → H2O

Amônia → NH3

Gás Carbônico → CO2

Gás Oxigênio → O2

Uréia → CH4N2O

Ácido Sulfúrico → H2SO4

Gás Hidrogênio → H2

Gás Ozônio → O3

Fósforo branco → P4

Substâncias Simples.

Substâncias Compostas.

Binária.

Ternária.

Quaternária.

2.3) Mistura. Material formado por “ moléculas “ quimicamente diferentes.( Mais de um tipo de molécula )

Analise as representações abaixo:

As misturas não são representadas por fórmulas químicas.

Podemos representá-las indicando os seus componentes. ( substâncias )

Veja abaixo algumas misturas especiais.

Ar atmosférico filtrado → N2 + O2 + Ar + H2O(v) + ...

Álcool hidratado → C2H5OH + H2O Gasolina → C7H16 + C8H18 + ...

Gás de Botijão → C3H8 + C4H10 + ... Vinagre → Água + CH3COOH

Bronze → Liga metálica de Cu + Sn

3.) Quanto à Aparência do Sistema (Aspecto ). Segundo esse critério, um sistema poderá ser Homogêneo ou Heterogêneo.

A análise do sistema deve ser feita ao microscópio eletrônico.

Assim, teremos:

SISTEMA HOMOGÊNEO SISTEMA HETEROGÊNEO

Apresenta aspecto uniforme Não apresenta aspecto uniforme

Apresenta propriedades iguais em toda a sua extensão

Não apresenta propriedades iguais em toda a sua extensão

Apresenta apenas uma fase ( monofásico )

Apresenta mais de uma fase ( polifásico )

OBS: O que é FASE de um sistema ?

Fase é cada porção homogênea do sistema.

Cada fase é sempre fisicamente diferente de uma outra.

Analise os sistemas a seguir.

1º) Água.

Ocorre quando um mesmo elemento origina substâncias simples diferentes.

Essas substâncias simples são denominadas FORMAS ALOTRÓPICAS do elemento analisado.

Ocorre com os elementos oxigênio , fósforo , enxofre e carbono.

Analise os casos apresentados a seguir.

DIFERENCIAÇÕES ENTRE SUBSTÂNCIA PURA E MISTURA HOMOGÊNEA.

PARÂMETROS DE ANÁLISES SUBSTÂNCIA PURA MISTURA

Composição Química. Fixa , Constante. Variável.

Temperatura de Fusão. ( T.F ) Fixa , Constante.( Numa dada Pressão )

Variável.

Temperatura de Ebulição. ( T.E ) Fixa , Constante.( Numa dada Pressão )

Variável.

Densidade. ( d ) Fixa , Constante.( Numa dada Temperatura )

Variável.

Representação. Fórmula Molecular. Não Possui.

Experimentalmente, podemos promover o aquecimento ou o resfriamento do material e analisar as mudanças de estado físico.

Temperatura (°C) a 1 atm

Tempo

S

S + L

L + V Vapor

0°C

100°C

L

– 10°C

Fusão

Ebulição

Temperatura (°C) a 1 atm

Tempo

sólido

sólidoe

líquido

líquidoe

gasoso gasosot’°C

líquido

– 15°C

t°C

Temperatura (°C) a 1 atm

Tempo

sólido

sólidoe

líquido

líquidoe

gasosogasoso

líquido

t’°C

– 15°C

t°C

Temperatura (°C) a 1 atm

Tempo

sólido

sólidoe

líquido

líquidoe

gasosogasoso

líquido

t’°C

– 15°C

t°C

ANÁLISE IMEDIATA ( Separação de Misturas )

É o conjunto de processos empregados para separar os componentes de uma mistura.

Tais processos não alteram a natureza química dos componentes da mistura.

Teremos:

Processos mecânicos.

Processos físicos.e

1.) Processos Para Misturas Heterogêneas.

1.1 ) SÓLIDO + SÓLIDO.

A) CATAÇÃO.

Utilizada para separar sólidos na forma de grandes pedaços.

Ex: Separar as pedras dos grãos de feijão.

B) VENTILAÇÃO.

Uma corrente de ar separa o sólido menos denso.

Ex: Separar os grãos das cascas.

C) PENEIRAÇÃO.

Com o auxílio de uma peneira podemos separar sólidos de tamanhos diferentes.

Ex: Separar a areia das pedras.

D) LEVIGAÇÃO. ( Método do Garimpeiro )

Uma corrente de água separa o sólido menos denso.

Ex: Separação do ouro da areia.

E) FLOTAÇÃO.

Utiliza-se um líquido de densidade intermediária em relação aos sólidos.

Ex: Areia + Serragem

F) SEPARAÇÃO MAGNÉTICA ( Imantação ) .

Através de um imã podemos separar metais, do tipo ferromagnéticos, de outros sólidos.

Ex: Separar o ferro do enxofre.

( Ferro, Cobalto e níquel )

G) SUBLIMAÇÃO .

Com aquecimento podemos separar sólidos sublimáveis de outros sólidos.

( Iodo, Naftalina, Cânfora )

Ex: Separação do iodo da areia.

H) FUSÃO FRACIONADA .

Aquece a mistura até um dos sólidos passar totalmente para o estado líquido.

Ex: Areia + enxofre.

H) DISSOLUÇÃO FRACIONADA .

Adiciona na mistura um líquido que dissolva apenas um dos sólidos.

Ex: Areia + SalÁgua.

1.2 ) SÓLIDO + LÍQUIDO.

A) DECANTAÇÃO. ( Sedimentação )

Deixa a mistura em repouso até o sólido depositar ( sedimentar ) totalmente no fundo do recipiente.

Pode-se retirar o líquido entornando ele em outro recipiente ( decantação simples ) ou com a ajuda de um sifão ( sifonação )

DECANTAÇÃO SIMPLES SIFONAÇÃO

( Água + Areia )

A) FILTRAÇÃO. ( Água + Areia ) ( Preparação do Cafezinho )

Despeja a mistura em um filtro ( material poroso )

Assim, teremos:

O sólido → Fica retido no filtro.

O líquido → Passa pelos poros.

e

Filtrado

“Substância Pura” ou Mistura Homogênea.