introdução ao estudo da matéria
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PROF. NEIRIGELSON LEITE
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Geral
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O Que é Química?Química é uma
Ciência Experimental que
estuda a estrutura, composição e a
transformação da matéria.
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ESTRUTURA DA MATÉRIA
A matéria é formada por moléculas, que por sua vez são formadas por partículas minúsculas chamadas de átomos.
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Simples Composta
Substância Pura
Homogênea Heterogênea
Mistura
Sistemas Materiais
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Substâncias puras São todas as espécies de matéria formadas por átomos
(metais e gases nobres), moléculas ou aglomerados iônicos quimicamente entre si.
Têm composição química fixa e invariável. Podem ser representados por fórmulas e têm
nomenclatura específica (H2O, NaCl, C12H22O11). Têm constantes físicas (PF, PE, etc) bem definidas. Formam-se por fenômenos químicos.
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Tipos de substâncias• Substâncias puras simples – formadas por átomos do
mesmo elemento químico. (H2, O2, P4, Fe, Ne)Obs.: Não podem ser desdobradas em duas ou mais substâncias diferentes por processos químicos.
• Substâncias puras compostas - formadas por átomos ou íons de elementos químicos diferentes. (H2O, NaCl)
Obs.: Podem ser desdobradas em duas ou mais substâncias diferentes por processos químicos.
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Mistura Reunião de duas ou mais substâncias que não reagem
entre si. Não apresentam composição química fixa. Não podem ser representadas por fórmulas e não
tem nomenclatura específica. Não tem constantes físicas (PF, PE, etc.) bem definidas. Formam-se por fenômenos físicos.
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Tipos de mistura
• Misturas homogêneas – apresentam as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão.– São denominadas soluções– São monofásicas– As misturas gasosas são sempre homogêneas
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• Misturas heterogêneas – Não apresentam as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão.– São polifásicas– As misturas de sólidos são sempre consideradas
heterogêneas, com exceção das ligas metálicas.Ligas importantes:Latão: Cobre + ZincoBronze: Cobre + EstanhoAço: Ferro + Carbono + Cromo + Níquel
Tipos de mistura
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• Misturas eutéticas – apresentam temperatura de fusão constante.– São sólidas e apresentam proporção constante
entre seus componentes, não sendo possível separá-los por fusão fracionada. Ex. Ouro 18 K
Tipos de mistura
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• Misturas azeotrópicas – apresentam temperatura de ebulição constante.– São liquidas e apresentam proporção constante
entre seus componentes, não sendo possível separá-los por destilação fracionada. Ex. água + álcool
Tipos de mistura
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CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA
SISTEMAS HOMOGÊNEOS
SISTEMAS HETEROGÊNEOS
SUBSTÂNCIAS PURAS
MISTURAS DE UMA FASE
MISTURAS DE MAIS DE UMA
FASE
SUBSTÂNCIAS EM MUDANÇA
DE ESTADO
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Atomicidade
• É o número de átomos que formam a molécula de uma substância pura simples.
Substância Número de átomos AtomicidadeHe 1 MonoatômicaN2 2 (Di)BiatômicaO3 3 TriatômicaP4 4 Tetratômica
(Fe)n n Poliatômica
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Alotropia
Fenômeno pelo qual um mesmo elemento químico forma substâncias puras simples diferentes.
Diferem umas das outras nos seguintes aspectos:Atomicidade: número de átomos que formam a
molécula da substância.Estrutura cristalina: arranjo dos átomos no espaço.
Possuem as mesmas propriedades químicas
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VARIEDADE ALOTRÓPICA
C(grafite) C(diamante)
estrutura amorfa estrutura cristalina
Variação na arrumação dos átomos
Variação na atomicidade O2 (Oxigênio) O3 (Ozônio)
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Variedades alotrópicas
Uma das formas alotrópicas sempre é mais estável. A forma mais instável (mais energética) tende a se transformar espontaneamente na mais estável com liberação de energia.
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FENÔMENO QUÍMICO
Combustão do álcool etílico
H3C- CH2- OH + 3O2 2CO2 + 3H2O
Reagentes Produtos
O fenômeno químico transforma a natureza íntima da matéria.
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FENÔMENO FÍSICO
SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO
SUBLIMAÇÃO
FUSÃO
CONDENSAÇÃO
VAPORIZAÇÃO
SOLIDIFICAÇÃO
Estados físicos da matéria
O fenômeno físico não altera a natureza da matéria
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PROPRIEDADES DA MATÉRIA
PROPRIEDADES GERAIS PROPRIEDADES FUNCIONAIS PROPRIEDADES ESPECÍFICAS:
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PROPRIEDADES GERAIS
Massa Volume Inércia impenetrabilidade Divisibilidade
As propriedades gerais são comuns a todos os materiais.
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PROPRIEDADES FUNCIONAIS
Hidrocarbonetos são inflamáveis. Os ácidos têm sabor azedo. Os sais fundidos conduzem corrente elétrica.
As propriedades funcionais são aquelas apresentadas por um grupo de substâncias,
chamado função química .
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PROPRIEDADES ESPECÍFICAS
Propriedades químicasPropriedades físicas
Ponto de Fusão / SolidificaçãoPonto de Ebulição / LiquefaçãoDensidade ou Massa Específica
Propriedades organolépticas
As propriedades específicas caracterizam cada tipo de substância .
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Curva de Aquecimento da água
S
L
L e GG
T°C
100
0
- 20tempo
S e L
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Curva de Resfriamento da água
S
L
L e GG
T°C
100
0
- 20
tempoS e L
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Influência da Pressão
Quanto maior a pressão maior o Ponto de Ebulição
P
T >T
>P
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Influência da Altitude
Quanto maior a Altitude menor o Ponto de Ebulição
> A < P < T
A P T
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Densidade
Densidade é a relação da massa pelo volume de uma substância a uma dada Temperatura e Pressão:
d = m / V
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Influência da Temperatura
T
V1
>T
V2
> T > V < densidade
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n > P < V > densidade
Influência da PressãoP
>P
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A DENSIDADE é maior quanto maior o estado de agregação da matéria
Influência do Estado Físico da Substância
sólido > líquido > gasosoAumento do volume
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Exceções a Regra
• Água líquida é mais densa que o gelo.
• Prata, Ferro e Bismuto, todos diminuem de volume quando fundidos, portanto fase líquida mais densa.
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Transformação de Unidades
T Kg g mg
X 103 X 103 X 103
KL L mL µL
X 103 X 103 X 103m3 dm3 cm3 mm3
Unidade de massa
Unidade de Volume
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01/05/2023 33
Definição: processos de separação de uma mistura nos seus constituintes.
Classificação dos processos: Mecânicos: separações que não envolvem
transformações físicas ou químicas. Físicos: processos que envolvem mudanças
de estados físicos das substâncias. Normalmente indicados nas separações de misturas homogêneas.
ANÁLISE IMEDIATA
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01/05/2023 34
Sistemas Sólido/sólido: Catação Peneiração ou Tamisação Ventilação Levigação Separação Magnética Dissolução Fracionada Flotação Fusão Fracionada
Separação de Misturas Heterogêneas
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Sistemas Sólido/líquido: Filtração Decantação Centrifugação Cristalização FracionadaSistemas Sólido/gás: Filtração Decantação Câmara de Poeira
Separação de Misturas Heterogêneas
Sistemas Líquido/líquido: Decantação
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Separação de Misturas Homogêneas
Sistemas Sólido/sólido: Fusão FracionadaSistemas Sólido/líquido: Evaporação Destilação SimplesSistemas Líquido/líquido: Destilação FracionadaSistemas Líquido/gás: Aquecimento
Sistemas gás/gás:Liquefação Fracionada
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Mistura heterogênea (sól.-sól.)
Catação: Método baseado na diferença de tamanho e de aspectos visíveis das partículas de uma mistura de sólidos granulados. Um dos sólidos é retirado com pinças ou com as mãos. Ex: mistura de feijão e impurezas.
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Mistura heterogênea (sól.-sól.)
Peneiração: Utilizado quando uma mistura de sólidos granulados, cujo tamanho das partículas é sensivelmente diferente, é colocada sobre uma peneira e submetida à agitação. Ex: mistura de areia fina e pedregulhos.
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Mistura heterogênea (sól.-sól.)
Levigação: O sólido mais leve é separado por água corrente. Ex: ouro e areia. A areia, mais leve, é arrastada por um fluxo de água.
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Mistura heterogênea (sól.-sól.)
Ventilação: O sólido mais leve é separado por uma corrente de ar. Ex: grãos de café e cascas.
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Mistura heterogênea (sól.-sól.)
Separação magnética: Separa misturas do tipo sólido-sólido nas quais um dos componentes tem propriedades magnéticas e é atraído por um ímã. Ex: Ferro e areia.
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01/05/2023 42
Mistura heterogênea (sól.-sól.)
Flotação (Sedimentação fracionada): O sólido mais leve (menos denso) flutua em um líquido, enquanto o mais denso sedimenta. Ex: serragem e areia, por adição de água. Na mineração, para separar a areia do minério. Neste caso, o minério é pulverizado e tratado com óleo para flutuar na água.
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01/05/2023 43
Mistura heterogênea (sól.-sól.)Dissolução fracionada: Baseia-se na diferença de solubilidade dos sólidos em um determinado líquido. Primeiro, adiciona-se um líquido que dissolva apenas um dos sólidos. Depois, filtra-se a mistura e o filtrado é submetido a aquecimento, para eliminar o solvente. Ex: sal e areia
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Mistura heterogênea (sól.-líq.)Decantação: Quando a água barrenta é colocada em repouso, a terra tende a se depositar no fundo do recipiente. A decantação é o processo no qual as fases se separam devido a uma diferença de densidades.
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Mistura heterogênea (sól.-líq.)
Filtração comum: É a retenção de um sólido através de uma superfície porosa (filtro). Utilizada para separar misturas de um líquido com um sólido não dissolvido, quando o tamanho das partículas do sólido é relativamente grande em relação ao tamanho dos poros do papel de filtro. Ex: água e areia.
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Mistura heterogênea (líq.-líq ou sól.-líq.)
Centrifugação: É uma maneira acelerada de se realizar a decantação. Ex: separação dos diversos componentes do sangue.
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Mistura homogênea (sól.-líq.)
Destilação simples: Funciona quando, no aquecimento de uma mistura homogênea de um líquido + um sólido, apenas o líquido vaporiza. Assim, os vapores atingem a região fria (condensador), ocorrendo a passagem para o estado líquido. Ex: água e sal de cozinha.
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Mistura homogênea (líq.-líq.)
Destilação fracionada: à medida que os vapores sobem pela coluna de fracionamento, eles vão se tornando cada vez mais ricos no componente mais volátil, que será recolhido pelo condensador. Ex: destilação fracionada dos componentes da gasolina, destilação fracionada do ar liquefeito, etc.
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01/05/2023 49
DESTILAÇÃO DO PETRÓLEO
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Outros Processos
Cromatografia: Nesse processo, os componentes de uma mistura de sólidos em solução são separados e identificados pela cor. Em dos primeiros processos usados foi a cromatografia em papel. Ex: tinta da caneta.