quimica geral v1

Fronts Quimica 1 Feltre LA 10/06/2005 16:12 Page 1

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6 edioSo Paulo, 2004

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Ilustraes: Adilson Secco, Nelson Matsuda

Engenheiro Qumico pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo.Doutor em Engenharia Qumica pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo.

Professor de Qumica em cursos pr-vestibulares e em cursos superiores.

Ttulo original: QUMICA

Ricardo Feltre, 2004

Coordenao editorial: Jos Luiz Carvalho da CruzEdio de texto: Alexandre da Silva Sanchez, Flvia Schiavo, Mrcio CostaColaboradora: Soraya Saadeh (Manual do Professor)Reviso tcnica: Francisco Benedito Teixeira Pessini, Soraya SaadehReviso editorial:Maria Aiko NishijimaPreparao de texto:Morissawa Casa de Edio MEAssistncia editorial: Joel de Jesus Paulo, Rosane Cristina Thahira, Regiane deCssia ThahiraCoordenao de design e projetos visuais: Sandra Botelho de Carvalho HommaProjeto grfico: Marta Cerqueira Leite, Sandra Botelho de Carvalho HommaCapa: Luiz Fernando Rubio

Foto: Mulher trabalhando nas salinas, VietnJohn William Banagan/The Image Bank-Getty Images

Coordenao de produo grfica: Andr Monteiro, Maria de Lourdes RodriguesCoordenao de reviso: Estevam Vieira Ldo Jr.Reviso: Daniela Bessa Puccini, Jos Alessandre S. NetoCoordenao de arte: Wilson Gazzoni AgostinhoEdio de arte: Wilson Gazzoni AgostinhoEditorao eletrnica: Setup Bureau Editorao EletrnicaCoordenao de pesquisa iconogrfica: Ana Lucia SoaresPesquisa iconogrfica: Vera Lucia da Silva BarrionuevoAs imagens identificadas com a sigla CID foram fornecidas pelo Centro deInformao e Documentao da Editora Moderna.Coordenao de tratamento de imagens: Amrico JesusTratamento de imagens: Amrico Jesus, Fabio N. Precendo e Rubens M. RodriguesSada de filmes: Helio P. de Souza Filho, Marcio H. KamotoCoordenao de produo industrial: Wilson Aparecido TroqueImpresso e acabamento:

Reproduo proibida. Art. 184 do Cdigo Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998.

Todos os direitos reservados

EDITORA MODERNA LTDA.Rua Padre Adelino, 758 - Belenzinho

So Paulo - SP - Brasil - CEP 03303-904Vendas e Atendimento: Tel. (0_ _11) 6090-1500

Fax (0_ _11) 6090-1501www.moderna.com.br

2005Impresso no Brasil

1 3 5 7 9 10 8 6 4 2

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)(Cmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Feltre, Ricardo, 1928- .Qumica / Ricardo Feltre. 6. ed.

So Paulo : Moderna, 2004.

Obra em 3 v.Contedo: V. 1. Qumica geral v. 2.

Fsico-qumica v. 3. Qumica orgnicaBibliografia.

1. Qumica (Ensino mdio) 2. Fsico-qumica(Ensino mdio) Problemas, exerccios etc.I. Ttulo.

04-2879 CDD-540.7

ndices para catlogo sistemtico:1. Qumica : Ensino mdio 540.7

Ficha QUIMICA 1-PNLEM 06/07/2005, 15:232

APRESENTAO

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Em seus trs volumes, esta obra procura contribuir parao ensino da Qumica entre os alunos do EnsinoMdio. Nelaso apresentados os conhecimentos bsicos da Qumica esuas aplicaes mais importantes. Continuamos nos guian-do para a simplificao da teoria, na articulao desta comos fatos do cotidiano e na diversificao dos exerccios.

Para atingir essa finalidade, cada captulo da obra foidividido em tpicos que visam tornar a exposio tericagradual e didtica. No final de cada tpico, propusemosalgumas perguntas cuja finalidade a reviso das idiasprincipais a desenvolvidas, seguindo-se tambm uma sriede exerccios sobre o que foi discutido.

Em todos os captulos foram colocados, emmuitas opor-tunidades, boxes com curiosidades e aplicaes da Qumica,pequenas biografias de cientistas, sugestes de atividadesprticas e leituras. A inteno dessas sees foi proporcio-nar maior articulao dessa cincia com outras, como aMa-temtica, a Fsica e a Biologia, e tambm com os avanostecnolgicos.

Agradecemos aos professores e aos alunos que presti-giam nossa obra e reiteramos que crticas e sugestes serosempre bem recebidas.

O autor

Sumario-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:053

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SUMRIO 11. Observando a natureza, 2

2. As transformaes da matria, 3

3. A energia que acompanha as transformaes da matria, 5Box: Veja o que a falta de energia pode provocar, 7

4. Conceito de Qumica, 7

5. A Qumica em nosso cotidiano, 7Atividades prticas pesquisa 8Reviso, 9Exerccios, 9Leitura, 10 Questes sobre a leitura, 10

VOLU

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2Captulo

PRIMEIRA VISO DA QUMICA1Captulo

CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES

1. Como a matria se apresenta: Homognea? Heterognea?, 12

2. Fases de um sistema, 12

3. Como a matria se apresenta: Pura? Misturada?, 13Atividades prticas, 14Reviso, 14Exerccios, 15 Exerccios complementares, 15

4. Transformaes da gua, 15Reviso, 18Exerccios, 18 Exerccios complementares, 19

5. As observaes e as experincias na cincia, 205.1. Medies: o cotidiano e o cientfico, 205.2. Uma medio importante: a densidade, 235.3. A importncia dos grficos no dia-a-dia, 24

Atividades prticas, 26Reviso, 26Exerccios, 26 Exerccios complementares, 28

6. Substncia pura (ou espcie qumica), 29Reviso, 30Exerccios, 30

7. Processos de separao de misturas, 317.1. Filtrao, 327.2. Decantao, 337.3. Destilao, 35

Box: Destilao do ar lquido, 36


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Captulo 3

7.4. Cristalizao, 367.5. Outros processos de desdobramento de misturas, 36

8. Aprendendo mais sobre o laboratrio de Qumica, 37

9. A segurana nos laboratrios de Qumica, 39Atividades prticas, 40Reviso, 40Exerccios, 41 Exerccios complementares, 42Leitura, 43 Questes sobre a leitura, 44Desafio, 45

EXPLICANDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES

1. Vale a pena explicar (entender) os fatos do cotidiano (e da cincia)?, 49Box: Conhecimento e poder, 49

2. As tentativas de explicar a matria e suas transformaes, 49

3. O nascimento da Qumica, 503.1. A lei de Lavoisier, 503.2. A lei de Proust, 51

Atividades prticas, 52Reviso, 52Exerccios, 52

4. A hiptese de Dalton, 53

5. Os elementos qumicos e seus smbolos, 54Reviso, 55Exerccios, 55

6. Explicando a matria As substncias qumicas, 556.1. Substncias simples, 576.2. Substncias compostas ou compostos qumicos, 58

7. Explicando a matria As misturas, 58Atividades prticas pesquisa 59Reviso, 59Exerccios, 60 Exerccios complementares, 60

8. Explicando as transformaes dos materiais, 618.1 As transformaes fsicas, 618.2 As transformaes qumicas, 61

fcil reconhecer uma transformao qumica?, 62 Misturar ou reagir?, 63

9. As propriedades das substncias, 64Atividades prticas, 64Reviso, 65Exerccios, 65 Exerccios complementares, 65


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4Captulo

10. Explicando as variaes de energia que acompanhamas transformaes materiais, 66

11. Segunda viso da Qumica, 66

12. Como a cincia progride, 67Atividades prticas, 69Reviso, 69Exerccios, 69Leitura, 70 Questes sobre a leitura, 71Desafio, 72

A EVOLUO DOS MODELOS ATMICOS

1. O modelo atmico de Thomson, 75

2. A descoberta da radioatividade, 77

3. O modelo atmico de Rutherford, 78Atividades prticas, 80Reviso, 80Exerccios, 81 Exerccios complementares, 81

4. A identificao dos tomos, 814.1. Nmero atmico, 824.2. Nmero de massa, 824.3. Elemento qumico, 824.4. ons, 824.5. Istopos, isbaros e istonos, 83

Reviso, 84Exerccios, 85 Exerccios complementares, 86

5. O modelo atmico de Rutherford-Bohr, 865.1 Introduo, 865.2 Um breve estudo das ondas, 875.3 As ondas eletromagnticas, 885.4 O modelo de Rutherford-Bohr, 90


6. O modelo dos orbitais atmicos, 94Box: Pode-se ver o tomo?, 95

7. Os estados energticos dos eltrons, 967.1 Nveis energticos, 967.2 Subnveis energticos, 967.3 Orbitais, 967.4 Spin, 977.5 A identificao dos eltrons, 98



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8. A distribuio eletrnica, 1018.1 Distribuio eletrnica em tomos neutros, 1018.2 Distribuio eletrnica nos ons, 102

Exerccios, 103 Exerccios complementares, 104Leitura, 105 Questes sobre a leitura, 107Desafio, 108

5Captulo A CLASSIFICAO PERIDICA DOS ELEMENTOS

1. Histrico, 111

2. A classificao peridica moderna, 113Classificao peridica dos elementos, 1142.1. Perodos, 1152.2. Colunas, grupos ou famlias, 1152.3. Os nomes dos elementos qumicos, 117


3. Configuraes eletrnicas dos elementosao longo da classificao peridica, 119


4. Propriedades peridicas e aperidicas dos elementos qumicos, 1234.1 Introduo, 1234.2 Raio atmico, 1244.3 Volume atmico, 1264.4 Densidade absoluta, 1274.5 Ponto de fuso e de ebulio, 1274.6 Potencial de ionizao, 1274.7 Eletroafinidade ou afinidade eletrnica, 127

Atividades prticas, 128Reviso, 128Exerccios, 128 Exerccios complementares, 130Leitura, 131 Questes sobre a leitura, 132Desafio, 133

6Captulo AS LIGAES QUMICAS

1. Introduo, 136

2. Ligao inica, eletrovalente ou heteropolar, 1372.1. Conceitos gerais, 1372.2. A ligao inica e a Tabela Peridica, 1392.3. O tamanho do on, 140



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3. Ligao covalente, molecular ou homopolar, 1433.1. Ligao covalente, 1433.2. Caso particular da ligao covalente, 1453.3. Frmulas de compostos covalentes, 1463.4. Compostos moleculares e compostos inicos, 1473.5. Excees regra do octeto, 148


4. Ligao metlica, 1514.1. Estrutura dos metais, 1514.2. A ligao metlica, 1524.3. Propriedades dos metais, 152

Reviso, 153Exerccios, 153Leitura, 154 Questes sobre a leitura, 154Desafio, 155

7Captulo A GEOMETRIA MOLECULAR

1. A estrutura espacial das molculas, 1571.1. Conceitos gerais, 1571.2. Molculas com pares eletrnicos ligantes e no-ligantes, 1581.3. Teoria da repulso dos pares eletrnicos da camada de valncia, 1581.4. Macromolculas covalentes, 1591.5. Alotropia, 159

A alotropia do carbono, 159 A alotropia do fsforo, 160 A alotropia do enxofre, 161


2. Eletronegatividade/polaridade das ligaes e das molculas, 1642.1. Conceitos gerais, 1642.2. Ligaes polares e ligaes apolares, 1652.3. Momento dipolar, 1662.4. Molculas polares e molculas apolares, 167


3. Oxidao e reduo, 1713.1. Conceitos de oxidao e reduo, 1713.2. Conceito de nmero de oxidao, 1723.3. Nmeros de oxidao usuais, 1733.4. Clculo dos nmeros de oxidao, 173

Box: A exploso do foguete brasileiro VLS-1(Veculo Lanador de Satlites-1), 174


4. Foras (ou ligaes) intermoleculares, 1764.1. Foras (ou ligaes) dipolo-dipolo, 176


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4.2. Ligaes por pontes de hidrognio, 1764.3. Foras (ou ligaes) de Van der Waals (ou de London), 1784.4. Relao entre as ligaes e as propriedades das substncias, 179


8Captulo CIDOS, BASES E SAIS INORGNICOS

1. Introduo, 1881.1. Dissociao e ionizao, 1891.2. Grau de ionizao, 189

Reviso, 190Exerccios, 190

2. cidos, 1912.1. A definio de cido de Arrhenius, 1912.2. Classificao dos cidos, 191

a) De acordo com o nmero de hidrognios ionizveis, 191b)De acordo com a presena ou no de oxignio na molcula, 192c) De acordo com o grau de ionizao, 192

2.3. Frmulas dos cidos, 1922.4. Nomenclatura dos cidos, 193

a) Hidrcidos, 193b) Oxicidos, 193

2.5. cidos importantes, 194a) cido sulfrico H2SO4, 194b) cido clordrico HCl, 195c) cido ntrico HNO3, 195d) cido fluordrico HF, 195


3. Bases ou hidrxidos, 1983.1. Definio de base de Arrhenius, 1983.2. Classificaes das bases, 199

a) De acordo com o nmero de hidroxilas (OH#), 199b)De acordo com o grau de dissociao, 199c) De acordo com a solubilidade em gua, 199

3.3. Frmulas das bases, 1993.4. Nomenclatura das bases, 199

a) Quando o elemento forma apenas uma base, 199b)Quando o elemento forma duas bases, 199

3.5. Bases importantes, 200a) Hidrxido de sdio NaOH, 200b) Hidrxido de clcio Ca(OH)2, 200c) Hidrxido de amnio NH4OH, 201



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4. Comparao entre cidos e bases, 2024.1. Propriedades funcionais, 2024.2. A medida do carter cido e do bsico, 203

Box: Acidez do solo, 204Atividades prticas, 204Reviso, 205Exerccios, 205 Exerccios complementares, 205

5. Sais, 206Box: Imprio do sal, 206

5.1. Conceituao dos sais, 2075.2. Reao de neutralizao total/Sais normais ou neutros, 207

a) Frmula geral dos sais normais, 208b)Nomenclatura dos sais normais, 208c) Solubilidade dos sais normais, 209

5.3. Outros tipos de sais, 209a) Sais cidos ou hidrogeno-sais, 209b) Sais bsicos ou hidroxi-sais, 209c) Sais duplos ou mistos, 210d) Sais hidratados ou hidratos, 210e) Sais complexos, 210

Box: O galo do tempo, 2105.4. Sais importantes, 210

a) Cloreto de sdio NaCl, 210b)Carbonato de sdio Na2CO3, 211c) Hipoclorito de sdio NaOCl, 211d)Carbonato de clcio CaCO3, 211


9Captulo XIDOS INORGNICOS

1. Definio de xido, 219

2. Frmula geral dos xidos, 219

3. xidos bsicos, 2203.1. Nomenclatura dos xidos bsicos, 220

4. xidos cidos ou anidridos, 2214.1. Nomenclatura dos xidos cidos, 222

5. xidos anfteros, 222

6. xidos indiferentes ou neutros, 223

7. xidos duplos, mistos ou salinos, 224

8. Perxidos, 224Box: gua oxigenada, 225


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9. xidos importantes, 2259.1. xido de clcio CaO, 2259.2. Dixido de carbono CO2, 226


10.As funes inorgnicas e a classificao peridica, 228Reviso, 231Exerccios, 231 Exerccios complementares, 232Leitura, 233 Questes sobre a leitura, 235Desafio, 235

10Captulo AS REAES QUMICAS

1. Introduo, 2381.1. Equaes inicas, 239

2. Balanceamento das equaes qumicas, 240Reviso, 241Exerccios, 241

3. Classificaes das reaes qumicas, 2423.1. Reaes de sntese ou de adio, 2423.2. Reaes de anlise ou de decomposio, 2433.3. Reaes de deslocamento ou de substituio ou de simples troca, 2433.4. Reaes de dupla troca ou de dupla substituio, 244


4. Quando ocorre uma reao qumica?, 2464.1. Reaes de oxirreduo, 246

a) Comportamento dos metais, 246b)Comportamento dos no-metais, 247

4.2. Reaes que no so de oxirreduo, 248a) Quando um dos produtos for menos solvel que os reagentes, 248b)Quando um dos produtos for mais voltil que os reagentes, 248c) Quando um dos produtos for menos ionizado que os reagentes, 249


5. Resumo das principais reaes envolvendo as funes inorgnicas, 2525.1. Reaes entre os opostos, 2525.2. Outros tipos de reao, 253

a) Reaes com o oxignio, 253b) Reaes com o hidrognio, 253c) Reaes com a gua, 253d) Comportamento diante do calor, 254



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11Captulo

ESTUDO DOS GASES

1. Introduo, 278

2. O estado gasoso, 278

3. O volume dos gases, 278

4. A presso dos gases, 279

5. A temperatura dos gases, 280Box: Zero absoluto, 281Reviso, 281Exerccios, 281

6. As leis fsicas dos gases, 2826.1. Lei de Boyle-Mariotte, 282

Box: As leis da cincia s valem dentro de certos limites, 2836.2. Lei de Gay-Lussac, 2836.3. Lei de Charles, 284

7. Equao geral dos gases, 286

8. Condies normais de presso e temperatura (CNPT), 286

9. Teoria cintica dos gases, 286

10.Gs perfeito e gs real, 287Atividades prticas, 287Reviso, 288Exerccios, 288 Exerccios complementares, 290

11.Leis volumtricas das reaes qumicas (leis qumicas dos gases), 29111.1. Leis volumtricas de Gay-Lussac, 291

MASSA ATMICA E MASSA MOLECULAR

1. Unidade de massa atmica (u), 263

2. Massa atmica, 2632.1. Massa atmica dos elementos qumicos, 2642.2. Determinao moderna das massas atmicas, 2642.3. Regra de Dulong-Petit, 265


3. Massa molecular, 266Reviso, 267Exerccios, 267

4. Conceito de mol, 268

5. Massa molar (M ), 269Reviso, 270Exerccios, 270 Exerccios complementares, 273Leitura, 274 Questes sobre a leitura, 276Desafio, 276


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13Captulo

11.2. Hiptese ou lei de Avogadro, 291Reviso, 293Exerccios, 293 Exerccios complementares, 294

12.Volume molar, 294

13.Equao de Clapeyron, 295Reviso, 297Exerccios, 297 Exerccios complementares, 300

14.Misturas gasosas, 30114.1. Conceitos gerais, 301

a) Relao entre os gases iniciais e a mistura final, 302b) Situao dentro da mistura final, 302

Box: As presses parciais em nosso organismo, 302c) Relacionando valores parciais com o valor total, 303

Box: Medidas da poluio, 30414.2. Massa molar aparente de uma mistura gasosa, 304


15.Densidade dos gases, 31115.1. Densidade absoluta, 31115.2. Densidade relativa, 312


16.Difuso e efuso dos gases, 316Atividades prticas, 317Reviso, 317Exerccios, 317Leitura, 318 Questes sobre a leitura, 320Desafio, 320

CLCULO DE FRMULAS

1. As frmulas na Qumica, 323

2. Clculo da frmula centesimal, 323Reviso, 325Exerccios, 325 Exerccios complementares, 326

3. Clculo da frmula mnima, 326Reviso, 328Exerccios, 328 Exerccios complementares, 328

4. Clculo da frmula molecular, 3284.1. Clculo da frmula molecular a partir da frmula mnima, 329

4.2. Clculo direto da frmula molecular, 330

Reviso, 330Exerccios, 330 Exerccios complementares, 331Leitura, 331 Questes sobre a leitura, 334Desafio, 335


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CLCULO ESTEQUIOMTRICO

1. Introduo, 337

2. Casos gerais de clculo estequiomtrico, 3392.1. Quando o dado e a pergunta so expressos em massa, 339

Exerccios, 339 Exerccios complementares, 340

2.2. Quando o dado expresso em massae a pergunta em volume (ou vice-versa), 341


2.3. Quando o dado e a pergunta so expressos em volume, 343Exerccios, 344

2.4. Quando o dado expresso em massae a pergunta em mols (ou vice-versa), 344


2.5. Quando o dado expresso em massa e a perguntaem nmeros de partculas (ou vice-versa), 345

Exerccios, 346

2.6. Havendo duas ou mais perguntas, 346Exerccios, 347

3. Casos particulares de clculo estequiomtrico, 347

3.1. Quando aparecem reaes consecutivas, 347Exerccios, 348 Exerccios complementares, 349

3.2. Quando so dadas as quantidades de dois (ou mais) reagentes, 350Exerccios, 351 Exerccios complementares, 352

3.3. Quando os reagentes so substncias impuras, 353Exerccios, 355 Exerccios complementares, 356

3.4. Quando o rendimento da reao no total, 356Exerccios, 358 Exerccios complementares, 358

3.5. Quando h participao do ar nas reaes qumicas, 359a) Clculo do volume do ar necessrio combusto, 359b)Clculo do volume total dos gases no final da reao, 359

Exerccios, 360

3.6. Quando os reagentes so misturas, 360

Exerccios, 362Leitura, 362 Questes sobre a leitura, 365Desafio, 365

Respostas, 369

Lista de siglas, 376

Tabelas auxiliares, 378

Sugestes de leitura para os alunos, 381

Museus brasileiros ligados Cincia, 382

Referncias bibliogrficas, 384

14Captulo


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NDICE DAS BIOGRAFIAS

Antoine Laurent de Lavoisier (captulo 3), 50

Joseph Louis Proust (captulo 3), 51

John Dalton (captulo 3), 53

Joseph John Thomson (captulo 4), 77

Ernest Rutherford (captulo 4), 78

Niels Henrik David Bohr (captulo 4), 91

Linus Carl Pauling (captulo 4), 101

Dimitri Ivanovitch Mendeleyev (captulo 5), 112

Gilbert Newton Lewis (captulo 6), 144

Svante August Arrhenius (captulo 8), 188

Evangelista Torricelli (captulo 12), 279

William Thomson Lord Kelvin of Largs (captulo 12), 280

Robert Boyle e Edme Mariotte (captulo 12), 282

Joseph Louis Gay-Lussac (captulo 12), 283

Jacques Alexandre Csar Charles (captulo 12), 284

Amedeo Avogadro (captulo 12), 291

Benoit Pierre mile Clapeyron (captulo 12), 295

Thomas Graham (captulo 12), 316

NDICE DAS LEITURAS

O planeta Terra (captulo 1), 10

O ciclo da gua na Terra (captulo 2), 43

O meio ambiente em perigo (captulo 3), 70

Usos das radiaes eletromagnticas (captulo 4), 105

Trs famlias importantes (captulo 5), 131

Ligas metlicas (captulo 6), 154

Semicondutores (captulo 7), 183

O tratamento da gua (captulo 8), 214

A chuva cida (captulo 9), 233

O vidro e o cimento (captulo 10), 258

Histria das medies (captulo 11), 274

A camada de oznio (captulo 12), 318

O efeito estufa (captulo 13), 331

Produo do ferro e do ao (captulo 14), 362


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ELEMENTOS QUMICOS(As massas atmicas entre parnteses so dos istopos mais estveis dos elementos radioativos.)

(De acordo com as ltimas recomendaes da IUPAC.)

Actnio Ac 89 (227)Alumnio Al 13 26,9815Amercio Am 95 (243)Antimnio Sb 51 121,75Argnio Ar 18 39,948Arsnio As 33 74,9216Astato At 85 (210)Brio Ba 56 137,34Berqulio Bk 97 (247)Berlio Be 4 9,0122Bismuto Bi 83 209Bhrio Bh 107 (262,1)Boro B 5 10,811Bromo Br 35 79,909Cdmio Cd 48 112,40Clcio Ca 20 40,08Califrnio Cf 98 (251)Carbono C 6 12,01115Crio Ce 58 140,12Csio Cs 55 132,905Chumbo Pb 82 207,19Cloro Cl 17 35,453Cobalto Co 27 58,93Cobre Cu 29 63,55Criptnio Kr 36 83,80Cromo Cr 24 51,996Crio Cm 96 (247)Darmstcio Ds 110 (269)Disprsio Dy 66 162,50Dbnio Db 105 (262)Einstinio Es 99 (252)Enxofre S 16 32,064rbio Er 68 167,26Escndio Sc 21 44,956Estanho Sn 50 118,69Estrncio Sr 38 87,62Eurpio Eu 63 151,96Frmio Fm 100 (257)Ferro Fe 26 55,847Flor F 9 18,9984Fsforo P 15 30,9738Frncio Fr 87 (223)Gadolnio Gd 64 157,25Glio Ga 31 69,72Germnio Ge 32 72,59Hfnio Hf 72 178,49Hssio Hs 108 (265)Hlio He 2 4,0026Hidrognio H 1 1,00797Hlmio Ho 67 164,930ndio In 49 114,82Iodo I 53 126,9044Irdio Ir 77 192,2Itrbio Yb 70 173,04trio Y 39 88,905Lantnio La 57 138,91

Elemento SmboloNmero MassaAtmico Atmica

Laurncio Lr 103 (260)Ltio Li 3 6,941Lutcio Lu 71 174,97Magnsio Mg 12 24,312Meitnrio Mt 109 (269)Mangans Mn 25 54,9380Mendelvio Md 101 (258)Mercrio Hg 80 200,59Molibdnio Mo 42 95,94Neodmio Nd 60 144,24Nenio Ne 10 20,183Netnio Np 93 (237)Nibio Nb 41 92,906Nquel Ni 28 58,69Nitrognio N 7 14,0067Noblio No 102 (259)smio Os 76 190,2Ouro Au 79 196,967Oxignio O 8 15,9994Paldio Pd 46 106,4Platina Pt 78 195,09Plutnio Pu 94 (244)Polnio Po 84 (209)Potssio K 19 39,098Praseodmio Pr 59 140,907Prata Ag 47 107,870Promcio Pm 61 (145)Protactnio Pa 91 (231)Rdio Ra 88 (226)Radnio Rn 86 (222)Rnio Re 75 186,2Rdio Rh 45 102,905Roentgnio Rg 111 (272)Rubdio Rb 37 85,47Rutnio Ru 44 101,07Rutherfrdio Rf 104 (261)Samrio Sm 62 150,35Seabrgio Sg 106 (263,1)Selnio Se 34 78,96Silcio Si 14 28,086Sdio Na 11 22,9898Tlio Tl 81 204,37Tantlio Ta 73 180,948Tecncio Tc 43 (98)Telrio Te 52 127,60Trbio Tb 65 158,924Titnio Ti 22 47,90Trio Th 90 232,0Tlio Tm 69 168,934Tungstnio W 74 183,85Urnio U 92 238Vandio V 23 50,942Xennio Xe 54 131,38Zinco Zn 30 65,38Zircnio Zr 40 91,22

Elemento SmboloNmero Massaatmico atmica


PRIMEIRA VISO DA QUMICA1Captulo

Apresentao do captulo

Un alquimista, obra de Adriaen van Ostade, 1661.

Tpicos do captulo

1 Observando a natureza

2 As transformaes da matria

3 A energia que acompanhaas transformaes da matria

4 Conceito de Qumica

5 A Qumica em nosso cotidiano

Leitura: O planeta Terra

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Imaginemos um filme sobre a evoluo da humanidade, desde o ser humano mais primitivoat os dias atuais. Notaramos que o desenvolvimento material da humanidade ocorreugraas ao melhor aproveitamento e ao desenvolvimento das tcnicas de transformao dosrecursos disponveis na natureza.Com o advento da Revoluo Industrial, o trabalho artesanal foi, em grande parte,

substitudo por tcnicas cada vez mais sofisticadas de produo em srie. Do mesmo modo,as observaes sobre os acontecimentos do cotidiano foram dando origem a teoriascientficas crescentemente avanadas.Nesse contexto, como todo ramo do conhecimento humano, a Qumica tambm tem

acompanhado a evoluo histrica da humanidade. Com relao ao ttulo deste captulo Primeira viso da Qumica , devemos esclarecer que a viso aqui apresentada , porenquanto, bastante simplificada e incompleta.O objetivo deste captulo exatamente o de dar algumas idias de matria, suas

transformaes, e da energia que estas envolvem.

Capitulo 01-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:081

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1 OBSERVANDOANATUREZA

Desde o incio da civilizao at hoje, a humanidade pde observar que a natureza formada pormateriais muito diferentes entre si. O solo em que pisamos pode ser de: terra vermelha, terra preta,areia, pedras etc. Os vegetais tambm apresentam enorme variedade: existem desde os minsculosmusgos at rvores gigantescas; a madeira pode ser mais mole ou mais dura; as flores tm cores muitodiversificadas; h grandes diferenas entre os frutos, e assim por diante. O mesmo ocorre com os ani-mais: existem aves, mamferos, peixes etc. de formas, tamanhos e constituiesmuito diferentes entre si.

Todos essesmateriais que nos rodeiam (a terra, as pedras, a gua e os seres vivos) constituem o quechamamos matria. Da dizemos que:

Matria tudo que tem massa e ocupa lugar no espao (isto , tem volume).

Massa e volume so ento propriedades gerais da matria. bom lembrar tambm que a mat-ria pode se apresentar slida (por exemplo, as pedras), lquida (por exemplo, a gua) ou gasosa (porexemplo, o ar que respiramos).

O trabalho de separao dos diferentesmateriais encontrados na natureza foi uma atividade mui-to importante para a humanidade. Um primeiro cuidado do homem primitivo deve ter sido o de reco-nhecer os alimentos comestveis e os venenosos, bem como o de encontrar as plantas que podiam curarsuas enfermidades.

Com o passar dos sculos, os seres humanos foram aperfeioando as tcnicas de extrao e sepa-rao de materiais teis ao seu dia-a-dia. Assim, por exemplo: dos vegetais extraram as tintas parapintar seus corpos e seus utenslios; da terra separaram metais, como a prata e o ouro; do leite, agordura para fabricar a manteiga, e assim por diante.

Podemos ento dizer que:

Separaes so os processos que visam isolar os diferentes materiais encontradosnuma mistura.

As pedras se apresentam na forma slida. A gua se apresenta naforma lquida.

O ar se apresenta na forma gasosa.

O garimpeiro, com sua peneira, separa diamantesdo cascalho existente no fundo do rio.

A cozinheira cata o feijo, separando os grosde m qualidade.

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3Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA

2 AS TRANSFORMAES DAMATRIA

Ao longo do tempo, a humanidade tem observado que, sob certas condies, a matria se trans-forma. A prpria natureza se encarrega de muitas transformaes. Assim, por exemplo: o frio intensotransforma a gua em gelo; o fogo transforma uma rvore em cinzas; com o tempo, os frutos apodre-cem; o ferro se enferruja; e at nosso corpo envelhece. Dizemos ento que:

Transformao material toda e qualquer alterao sofrida pela matria.

As transformaes da matria so tambm chamadas de fenmenos materiais (ou simplesmentefenmenos), sendo que, nessa expresso, a palavra fenmeno significa apenas transformao, nosignificando nada de extraordinrio, fantstico ou sobrenatural.

muito importante lembrar tambm que os seres humanos tm provocado transformaes namatria, em seu prprio interesse. Assim, por exemplo, com o fogo conseguiu:

assar a carne dos animais para melhorar sua alimentao; cozer vasos de barro para guardar gua ou alimentos; cozer blocos de barro, transformando-os em tijolos, para construir suas casas; etc.

Exemplos de transformaes ou fenmenos materiais

A exploso de fogos de artifcio. A gua se transformando em vapor aoser aquecida em um bquer.

A ferrugem formada em tambores.

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2003

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Usando tcnicas cada vezmais avanadas, os seres humanos conseguiram, com o passar dos scu-los, transformar, por exemplo:

fibras vegetais ou plos de animais em tecidos para se abrigarem; produtos vegetais em corantes para colorir seus tecidos; minrios em metais, como o cobre, o ferro, o chumbo etc.Atualmente a Qumica est presente em todas as situaes de nosso cotidiano. De fato, grande

parte dos avanos tecnolgicos obtidos pela civilizao ocorreu graas curiosidade e ao esforo emdesenvolver novas tcnicas para separar e transformar osmateriais encontrados na natureza. Domesmomodo que, ao longo do tempo, os cozinheiros procuraram transformar os alimentos em pratos cada vezmais saborosos, os tcnicos e os cientistas experimentaram novos caminhos para transformar os mate-riais da natureza em produtos que permitem melhorar a qualidade de vida das pessoas. Podemos entodizer que um dos conceitos de experincia em Qumica refere-se s tentativas de separar e reconheceralguns materiais e, em seguida, tentar transform-los em novos produtos.

Por meio dessas tcnicas podemos fabricar: adubos, inseticidas e diversos insumos que aumentam a produo agrcola; produtos que permitem conservar os alimentos por mais tempo; fibras e tecidos para produzir desde roupas delicadas at coletes prova de balas; cosmticos e perfumes para embelezar as pessoas; medicamentos especficos para o tratamento de inmeras doenas; materias variados para a construo de casas e edifcios; veculos (carros, nibus, avies, navios etc.) para o transporte de pessoas e cargas; chips de computadores que revolucionaram a vida moderna, pois armazenam milhares deinformaes.

Cozinha industrial Laboratrio qumico moderno

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3 A ENERGIA QUE ACOMPANHA AS TRANSFORMAES DA MATRIA

A descoberta do fogo foi um dos passos mais importantes na evoluo da humanidade. O fogocontrolado surgiu quando o ser humano aprendeu a acender uma fogueira, na hora desejada. Nessecaso, a energia se apresenta nas formas de luz e calor. Com a luz, o homem primitivo iluminou suasnoites e afugentou os animais perigosos e, com o calor, aprendeu a assar seus alimentos, a cozer o barroe, muitos sculos depois, a extrair os metais dos minrios.

Atualmente sabemos que algumas transformaes so passageiras ou reversveis, isto , podem serdesfeitas. Transformaes desse tipo recaem, em geral, no que chamamos de transformaes fsicas(ou fenmenos fsicos). Exemplificando:

em montanhasmuito altas, a gua se congela;mas, com um pouco de calor, a neve ou o gelo sederretem facilmente, voltando forma lquida;

num termmetro, o mercrio se dilata com o calor e se contrai com o frio, mas continua sendosempre o mesmo mercrio;

o sal que dissolvemos na gua pode ser recuperado, bastando que ocorra a evaporao da gua.Outras transformaes so mais profundas e freqentemente irreversveis, isto , torna-se difcil (e,

s vezes, impossvel) retornar situao inicial. So, em geral, transformaes, fenmenos ou reaesqumicas. Exemplos:

depois de se queimar um pedao de madeira, impossvel juntar as cinzas e a fumaa finais erefazer a madeira inicial;

depois de se preparar um ovo frito, impossvel fazer o ovo voltar forma original; se um objeto de ferro se enferruja, muito difcil reverter o processo (raspar o objeto antes depint-lo significa apenas jogar a ferrugem fora, e no recuperar a poro de ferro oxidado).

O progresso da civilizao foi tambm devido procura de novas formas de obteno de ener-gia. Como exemplo podemos citar que os primeiros seres humanos dependiam de seus msculos paraobter energia. Mais tarde, animais foram domesticados e atrelados a moendas, a carroas, passando aser utilizados como fonte de energia.

GARFIELD JIM DAVIS


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A energia proveniente de quedas dgua foi aproveitada para movimentar as rodas dgua e asturbinas dasmodernas hidroeltricas, e a energia proveniente dos ventos, para acionar osmoinhos eas modernas turbinas elicas.

Atualmente o consumo de energia cada vezmaior e sua produo, crescentemente diversificada: a queima do carvo e dos derivados de petrleo movimenta caldeiras, automveis, avies etc.; a energia eltrica ilumina nossas ruas e edifcios e aciona umgrande nmero de aparelhos doms-ticos e industriais;

a energia qumica de pilhas e baterias fundamental para o funcionamento de aparelhos port-teis (rdios, telefones celulares etc.);

a energia nuclear, defendida por alguns e combatida por outros, talvez se torne importante nofuturo.

Evoluo no aproveitamento dos ventos

O mesmo vento que move moinhosem alguns pases da Europa moveas turbinas elicas (modernosgeradores de eletricidade).

A foto mostra prdios comerciais iluminados no horrio em quepoucos funcionrios esto trabalhando. Assim, conclumos queocorre desperdcio de energia.

Usina nuclear Angra I, Angra dos Reis, RJ

E, afinal, o que energia? difcil defini-la, por se tratar de algo que no material, mas nem porisso duvidamos de sua existncia. De fato, at hoje ningum viu a energia eltrica passando por um fio,mas, mesmo assim, evitamos o contato direto com fios desencapados.

Costuma-se dizer, de modo geral, que:

Energia a propriedade de um sistema que lhe permite realizar um trabalho.

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Enfim, reconhecemos a existncia da energia pelo efeito (trabalho) que ela produz. Por exemplo: a energia trmica (calor) pode realizar o trabalho de dilatar um corpo; a energia eltrica (eletricidade) pode realizar o trabalho de movimentar um motor eltrico; a energia qumica de uma exploso pode realizar o trabalho de demolir um prdio.

4 CONCEITO DE QUMICA

Considerando os conceitos vistos nas pginas anteriores, podemos agora dizer que:

Qumica o ramo da cincia que estuda: a matria; as transformaes da matria; e a energia envolvida nessas transformaes.

O estudo que iniciamos agora visa detalhar e aprofundar cada um desses tpicos.

5 A QUMICA EM NOSSO COTIDIANO

A Qumica (ou, melhor, a matria e suas transformaes) est sempre presente em nosso dia-a-dia:nos alimentos, no vesturio, nos edifcios, nos medicamentos, e assim por diante. No tm sentidocertas propagandas que anunciam alimento natural sem Qumica, pois o prprio alimento em si j uma mistura qumica.

Talvez o exemplo mais ligado a nosso cotidiano seja o funcionamento de nosso prprio organismo.O corpo humano um laboratrio em que ocorrem, durante todo o tempo, fenmenos qumicosmuito sofisticados, a saber:

ingerimos vrios materiais: alimentos, gua, ar (pela respirao) etc.; h muitas transformaes desses materiais, no estmago, nos intestinos etc. auxiliadas porprodutos qumicos especficos existentes no suco gstrico, na bile (do fgado) etc.;

h produo de energia, utilizada nas movimentaes de nosso corpo e tambm para manter atemperatura do organismo em torno de 36-37 C etc.;

h recombinao dos alimentos para a manuteno de nossos ossos, tecidos, rgos etc.; aps inmeras transformaes, o organismo elimina os produtos residuais, por meio das fezes,urina, suor etc.

Enfim, nesse processo da vida, notamos ainda um perfeito entrosamento dos fenmenos queso estudados pela Qumica, Fsica, Biologia e por novos ramos da cincia.

Uma das crticas mais constantes, na atualidade, a de que a Qumica perigosa, responsvel portoda a poluio existente no mundo. Isso no verdade. Seus produtos so projetados para serem teis humanidade.O problema reside no mau uso desses produtos. Assim, por exemplo, o petrleo til naproduo da gasolina, do diesel etc., mas torna-se nocivo quando derramado nos mares, devido aosacidentes martimos.

VEJA O QUE A FALTA DE ENERGIA PODE PROVOCAR

Em geral, s percebemos a importncia de alguma coisa, quando ela nos falta. Na tarde de 14 deagosto de 2003, faltou energia eltrica em Nova York e em grande parte da regio leste dos EstadosUnidos e do Canad, durante aproximadamente 24 horas.O blecaute deixou 50 milhes de norte-americanos s escuras, sem elevadores, sem metr e trens

eltricos, e sem comunicao telefnica. Milhares de pessoas dormiram nas ruas.Sob forte onda de calor, os aparelhos de ar-condicionado no funcionaram, os alimentos se deterioraram

nas geladeiras emuitos incndios foram provocados pelo uso de velas.O prejuzo foi demilhes de dlares.


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O problema no est no uso, mas no abuso da utilizao dos produtos qumicos. o que aconte-ce, por exemplo, com o uso excessivo de carros para satisfazer o conforto da vida moderna, mas queacarreta a poluio do ar das grandes cidades. Enfim, a culpa no da Qumica, mas da ignorncia, daincompetncia ou da ganncia das pessoas que a usam.

Em um lixo podem ser encontrados desde restosde comida at materiais txicos e infectados.

Praia de Atafona, em So Joo da Barra, RJ, atingida pelosprodutos qumicos da fbrica de celulose Cataguazes,de Minas Gerais, em 04/04/2003.

Note como importan-te conhecer a Qumica (e evi-dentemente outros ramos dacincia) para compreendermelhor o mundo em que vi-vemos. O conhecimento evi-tar que voc seja enganadopor produtos e propagandas,tornando-se um cidado maisconsciente, e o levar, semdvida, a evitar o consumoexcessivo de materiais e deenergia. Por fim, o conheci-mento ir conscientiz-lo danecessidade de reciclagem demateriais como o papel, o vi-dro, os metais etc.

Usina de reciclagem de lixo de Campinas, Estado de So Paulo.

ATIVIDADES PRTICAS PESQUISA

1a Identifique cinco produtos utilizados em sua casa quecontenham componentes qumicos.

2a Procure saber por que h, nos postos, dois ou maistipos de gasolina com preos diferentes.

3a Faa uma relao de equipamentos existentes em suacasa que possuam chips eletrnicos.

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4a Compare os rtulos de vrios cremes dentais. Procu-re verificar se h componentes qumicos em comum.

5a Imagine uma experincia para provar que o ar temmassa.


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a) O que matria?

b) Como pode se apresentar a matria?

c) O que so separaes e para que servem?

d) O que so transformaes materiais?

e) O que se costumam realizar, especialmente, os cientistas, na tentativa de separarare reconhecer alguns materiais e tentar transform-los em novos produtos?

f) O que fenmeno fsico?

g) O que fenmeno qumico?

h) O que energia?

i) O que a Qumica estuda?

J) O que o abuso no uso de matria e energia pode causar ao planeta?

EXERCCIOS

1 Cite trs materiais comuns retirados do solo.

2 Costuma-se dizer que a gua um lquido. Isso sempreverdade?

3 Cite trs materiais gasosos que voc conhece.

4 Como se costuma retardar o processo de enferrujamento,por exemplo, de um porto de ferro?

5 Antigamente, tubos de ferro eram utilizados em instala-es de gua nas residncias. Hoje preferem-se tubos deplstico. Por qu?

6 Por que so empregados aditivos nos alimentos?

7 De que modo o fogo ajudou os seres humanos primitivos?

8 Cite uma forma de produo de energia e uma de suasaplicaes.

9 Cite trs produtos normalmente encontrados no lixodomiciliar.

10 Voc considera que a Qumica responsvel por toda apoluio existente no planeta?

11 (Mackenzie-SP) A alternativa que contm um fenmenofsico observado no dia-a-dia :a) a queima de um fsforo.b) o derretimento do gelo.c) a transformao do leite em coalhada.d) o desprendimento de gs, quando se coloca sal de

frutas em gua.e) o escurecimento de um objeto de cobre.

12 (UFPE) Considere as seguintes tarefas realizadas no dia-a-dia de uma cozinha e indique aquelas que envolvem trans-formaes qumicas.1) Aquecer uma panela de alumnio.2) Acender um fsforo.3) Ferver gua.4) Queimar acar para fazer caramelo.5) Fazer gelo.a) 1, 3 e 4b) 2 e 4c) 1, 3 e 5d) 3 e 5e) 2 e 3

13 (UFPE) Em quais das passagens grifadas abaixo est ocor-rendo transformao qumica?1) O reflexo da luz nas guas onduladas pelos ventos

lembrava-lhe os cabelos de seu amado.2) A chama da vela confundia-se com o brilho nos seus

olhos.3) Desolado, observava o gelo derretendo em seu copo

e ironicamente comparava-o ao seu corao.4) Com o passar dos tempos comeou a sentir-se como

a velha tesoura enferrujando no fundo da gaveta.

Esto corretas apenas:a) 1 e 2b) 2 e 3c) 3 e 4d) 2 e 4e) 1 e 3

REVISO Responda emseu caderno


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LEITURA

A espaonave chamada PLANETA TERRA uma esfera com cerca de 12.600 km de dime-tro, que pesa cerca de 6 # 1021 toneladas e se des-loca no espao com uma velocidade de aproxi-madamente 106.000 km/h. No entanto, na vas-tido do universo, nosso planeta apenas umapartcula de poeira. Essa espaonave carregamais de 6 bilhes de seres humanos e um nme-ro enorme de vegetais e animais. Na verdade,todos os seres vivos habitam apenas uma pel-cula da Terra, que se assemelha, em propores, casca de uma ma. Essa pelcula uma regiodenominada biosfera (do grego: bios, vida;sphaira, esfera). importante tambm notar quetodos os seres vivos s existem custa do que retirado do ar (atmosfera), da gua (hidrosfera)e do envoltrio slido (litosfera). Do espao ex-terior, porm, nos chega a energia solar, sem a

O PLANETA TERRAqual no existiria na Terra a vida tal qual a co-nhecemos.

A atmosfera formada principalmente por ni-trognio e oxignio. A hidrosfera a capa degua que envolve a Terra. Encontra-se na formaslida (gelo, nas altasmontanhas, nas geleiras, nosicebergs etc.), na forma lquida (oceanos, rios, la-gos, gua subterrnea etc.) ou na forma gasosa(como na umidade do ar, por exemplo). A litosferaou crosta terrestre conhecida, com relativa preci-so, somente at poucos quilmetros de profundi-dade. formada por rochas, minerais, minrios etc.,onde aparecem, emmaior quantidade, o oxignio,o silcio, o alumnio e o ferro.

Isso tudo de que a humanidade dispe parasobreviver. Portanto, no gaste a Terra com con-sumos excessivos nem a torne uma lata de lixocom demasiado desperdcio.

14 O que biosfera?

15 De onde so retirados todos os materiais necessrios vida humana?

16 Qual a fonte de energia mais importante para a huma-nidade?

17 (Enem-MEC) Se compararmos a idade do planeta Terra,avaliada em quatro emeio bilhes de anos (4,5 # 109 anos),com a de uma pessoa de 45 anos, ento, quando come-aram a florescer os primeiros vegetais, a Terra j teria 42anos. Ela s conviveu com o homem moderno nas lti-mas quatro horas e, h cerca de uma hora, viu-o come-ar a plantar e a colher. H menos de um minuto perce-beu o rudo de mquinas e de indstrias e, como denun-cia uma ONG de defesa do meio ambiente, foi nessesltimos sessenta segundos que se produziu todo o lixodo planeta!I. O texto acima, ao estabelecer uma paralelo entre aidade da Terra e a de uma pessoa, pretende mostrarque:

a) a agricultura surgiu logo em seguida aos vegetais,perturbando desde ento seu desenvolvimento.

b) o ser humano s se tornou moderno ao dominar aagricultura e a indstria, em suma, ao poluir.

c) desde o surgimento da Terra, so devidas ao ser hu-mano todas as transformaes e perturbaes.

d) o surgimento do ser humano e da poluio cerca dedez vezes mais recente que o do nosso planeta.

e) a industrializao tem sido um processo vertiginoso,sem precedentes em termos de dano ambiental.

II. O texto permite concluir que a agricultura comeoua ser praticada h cerca de:

a) 365 anos c) 900 anos e) 460.000 anosb) 460 anos d) 10.000 anosIII. Na teoria do Big Bang, o Universo surgiu h cerca de

15 bilhes de anos, a partir da exploso e expansode uma densssima gota.De acordo com a escala pro-posta no texto, essa teoria situaria o incio do Univer-so h cerca de:

a) 100 anos c) 1.000 anos e) 2.000 anosb) 150 anos d) 1.500 anos

Atmosfera (ar)

Hidrosfera(a gua cobre 75%da superfcie terrestre)

Litosfera(crosta terrestre)

Atmosfera

Manto (rochas)

Crosta (litosfera)

+ 800 km

Superfcie 30 km

5.000 km

6.300 km

Ncleo(Fe, Ni)

Responda emseu cadernoQuestes sobre a leitura

Fonte: TEIXEIRA, Wilson, et. al. Decifrandoa Terra. Oficina de Textos, So Paulo, 2001.


CONHECENDO A MATRIA E SUASTRANSFORMAES2Captul

o

Apresentao do captulo

No captulo 1, falamos da matria e de suas transformaes, de um modo muito superficial.Neste vamos aprofundar nossos conhecimentos desse assunto. Falaremos sobre como amatria se apresenta aos nossos olhos homognea e heterognea. o que chamamosde uma viso macroscpica da matria.Estudaremos as chamadas mudanas de estado fsico da matria. Veremos tambm os

processos que permitem separar os diferentes tipos de matria existentes numa mistura atse chegar a vrias substncias isoladas umas das outras. Falaremos, ainda, da medida depropriedades caractersticas das substncias, como ponto de fuso, ponto de ebulio,densidade etc., que permitem distinguir uma substncia de outra.

Erupo do vulco Etna. Siclia, Itlia, 2001.

Tpicos do captulo

1 Como a matria se apresenta:homognea? heterognea?

2 Fases de um sistema

3 Como a matria se apresenta:pura? misturada?

4 Transformaes da gua

5 As observaes e as experinciasna cincia

6 Substncia pura (ou espciequmica)

7 Processos de separao demisturas

8 Aprendendo mais sobre olaboratrio de Qumica

9 A segurana nos laboratriosde Qumica

Leitura: O ciclo da gua na Terra

GIUSEPPEGIORCELLI /

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Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1111

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1 COMO A MATRIA SE APRESENTA: HOMOGNEA? HETEROGNEA?

Quando observamos e estudamos uma poro limitada da matria, passamos a cham-la desistema em estudo. Veremos ento que alguns sistemas se apresentam uniformes, como a gua lmpida,o leite, um fragmento de ouro etc., e outros no-uniformes, como uma pedra que possui pontos clarose pontos escuros, um pedao de madeira com veios de diferentes cores etc. Em decorrncia dessasobservaes, surgiu a seguinte classificao:

sistemas homogneos: os que se apresentam uniformes e com caractersticas iguais em todos osseus pontos;

sistemas heterogneos: os que no se apresentam uniformes nem tm caractersticas iguais emtodos os seus pontos.

importante notar que o critrio de diferenciao entre homogneo e heterogneo relativo,pois depende da aparelhagem de que dispomos para nossas observaes. Assim, medida que vosendo construdos microscpios mais potentes, vamos notando que muitos sistemas que nos pareciamhomogneos so, na realidade, heterogneos. Agora, voc j comea a compreender por que a cinciaexige, muitas vezes, o uso de aparelhos sofisticados.

2 FASES DE UM SISTEMA

Considere os exemplos abaixo:

A gua lmpida um exemplode sistema homogneo.

Tronco de rvore seccionado, no qual se vem veios dediferentes cores. Exemplo de sistema heterogneo.

leo de cozinha flutuando sobregua (h duas pores lquidas ehomogneas).

Se voc observar cuidadosamente um pedaode granito, ver trs pores slidas ehomogneas.

JAVIERJA

IME/ C

ID

CID

JAVIERJA

IME/ C

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JOSJU

ANBALB

UENA/C

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13Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES

Em um sistema heterogneo, as pores homogneas so denominadas fases. No exemplo dosistema gua/leo, temos duas fases lquidas; no caso do granito, temos trs fases slidas (o conjuntodos pontos brilhantes, o conjunto dos pontos escuros e a massa acinzentada).

Assim, quanto ao nmero de fases, os sistemas so classificados como:

sistemas monofsicos tm uma nica fase (logo, so homogneos); sistemas polifsicos possuem mais de uma fase (portanto, sempre heterogneos).

Os sistemas polifsicos podem ser bifsicos (formados por duas fases, como o sistema gua/leo),trifsicos (como o granito), e assim por diante.

3 COMO A MATRIA SE APRESENTA: PURA? MISTURADA?

Comparando um copo com gua pura (isto , que no contenha mistura) com um copo com guae acar, totalmente dissolvido, nossa viso no ir notar nenhuma diferena, mas, pelo paladar, perce-bemos a diferena entre uma e outra. Note que:

pela viso, distinguimos os materiais homogneos dos heterogneos; pelo paladar, distinguimos salgado, doce, azedo ou amargo; pelo olfato, percebemos desde um perfume at um odor extremamente desagradvel.

OBSERVAES

muito importante no confundir as fases com os componentes existentes em um sistema. Assim, noexemplo ao lado, temos:

a) trs fases uma slida, que o gelo; outra fase slida, que o sal no-dissolvido; e uma fase lquida, formada pelo sal dissol-vido e pela prpria gua;

b) apenas dois componentes a gua (lquida ou na forma degelo) e o sal (dissolvido ou depositado no fundo do recipiente).

tambm importante notar que uma fase pode estar subdividi-da em muitas pores. Se tivermos, por exemplo, um sistemaformado por gua lquida e cinco pedaos de gelo, teremos, mes-mo assim, apenas duas fases: uma lquida (a gua) e outra slida(que o gelo).

Gelo

gua salgada

Sal no-dissolvido

gua pura(incolor etransparente)

gua com acar(incolor etransparente)

H diferena?

As propriedades que impressionam nossos sentidos so chamadas propriedades organolpticas.Considerando que nunca se deve provar ou cheirar substncias desconhecidas, pois isto pode at

representar risco de morte, a Cincia desenvolveu aparelhos e medidas com essa finalidade, comoveremos ainda neste captulo.


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Resumindo o que foi dito at agora, chegamos ao seguinte esquema:

Matria

Sistema homogneo(uma s fase)

Substncia pura(um s componente)

Mistura homogneaou soluo (mais deum componente)

Mistura heterognea

Substncia pura (umcomponente em formas

slida, lquida ougasosa, diferentes)

Sistema heterogneo(mais de uma fase)

ATENO: No cheire nem experimente substnciaalguma utilizada nesta atividade.

Materiais

1 copo de vidro ou de plstico transparente 1 colher (de caf) de sal de cozinha 1 colher (de caf) de areia 1 colher (de caf) de acar 1 colher (de caf) de raspas de giz 1 colher (de caf) de limalha de ferro 1 colher (de caf) de tinta guache 1 cubo de gelo gua 1 colher de sopa

Procedimento

Coloque gua at a metade do copo e adicione o sal. Agite bem.

ATIVIDADES PRTICAS

Observe o que acontece e anote, em seu caderno, todosos dados observados experimentalmente (nmero decomponentes utilizados, nmero de fases observadas).

Repita o procedimento com a areia, o acar, as raspasdegiz, a limalha de ferro, a tinta guache e o cubodegelo.

Analise os dados coletados e classifique os sistemas eas misturas em homogneos e heterogneos, apon-tando o nmero de fases e de componentes de cadaum dos sistemas.

Perguntas

1) Quais sistemas voc classificou como homogneo equais como heterogneo?

2) Quais misturas voc classificou como homognea equais como heterognea?

3) Se um sistema apresenta duas fases, voc pode afir-mar que esse sistema uma mistura heterognea?Por qu?

a) O que sistema?

b) O que sistema homogneo?

c) O que sistema heterogneo?

d) O que so fases?

e) Como denominado um sistema com duas fases? E com trs fases?

f) O que so propriedades organolpticas?

g) Quantos componentes uma substncia pura apresenta?

h) Quantos componentes formam uma mistura?

i) O que soluo?



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1 (Ufac) A mistura de gua e lcool :a) homognea gasosa.b) heterognea lquida.c) homognea lquida.d) heterognea slida-lquida.e) simples.

2 (UFSM-RS) Considere as misturas:I. areia e guaII. sangueIII. gua e acetonaIV. iodo dissolvido em lcool etlicoClassificam-se como homogneas:a) apenas I e II.b) apenas I e III.c) apenas II e IV.d) apenas III e IV.e) apenas I, II e III.

3 (Ufes) Em um sistema, bem misturado, constitudo deareia, sal, acar, gua e gasolina, o nmero de fases :a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6

4 (Ufes) Observe a representao dos sistemas I, II e III eseus componentes. O nmero de fases em cada um ,respectivamente:

5 (UCDB-MS) Em um laboratrio de Qumica foram prepa-radas as seguintes misturas:I. gua /gasolinaII. gua/salIII. gua/areiaIV. gasolina/salV. gasolina/areiaQuais dessas misturas so homogneas?a) Nenhuma. c) II e III. e) II e IV.b) Somente II. d) I e II.

6 (Mackenzie-SP) Constitui um sistema heterogneo amis-tura formada de:a) cubos de gelo e soluo aquosa de acar (glicose)b) gases N2 e CO2c) gua e acetonad) gua e xarope de groselhae) querosene e leo dieselObservao: Os gases sempre formam misturas homo-gneas.

7 Misturando, agitando bem e deixando um certo tempoem repouso, diga quantas fases surgiro em cada umdos sistemas:a) gua e lcoolb) gua e terc) gua, lcool e acetonad) gua, lcool e mercrioe) gua, gasolina e areia

8 (UGF-GO)No sistema representado pela figura a seguir, osnmeros de fases e componentes so, respectivamente:a) 2 e 2b) 2 e 3c) 3 e 2d) 3 e 3e) 3 e 4

I IIIII

leo, gua egelo

gua gaseificadae gelo

leo, gelo, guasalgada e granito

a) 3, 2 e 4 c) 2, 2 e 4 e) 3, 3 e 6b) 3, 3 e 4 d) 3, 2 e 5

leo

Cubos de gelo

gua

4 TRANSFORMAES DA GUA

Observamos, em nosso cotidiano, que o gelo derrete sob a ao do calor, transformando-se emgua, e que a gua ferve, sob a ao de calor mais intenso, transformando-se em vapor dgua.

Gelo (slido)

Calor

gua (lquido)

gua (vapor)

Chaleira

A nuvem branca formada porgotculas de gua lquida emsuspenso no ar.

EXERCCIOS Registre as respostasem seu caderno

EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostasem seu caderno


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O esquema resume as seguintes definies: Fuso a passagem do estado slido para o lquido. Solidificao o inverso.

Vaporizao a passagem do estado lquido para o gasoso (gs ou vapor).

Evaporao a vaporizao lenta, que ocorre na superfcie do lquido, sem agitao nemsurgimento de bolhas.

Ebulio a vaporizao rpida, com agitao do lquido e aparecimento de bolhas.

Calefao uma vaporizao muito rpida, com gotas do lquido pulando em contato comuma superfcie ultra-aquecida.

Liquefao ou Condensao a passagem do gs ou vapor para o estado lquido.

Sublimao a passagem do estado slido diretamente para o gasoso (e menos freqentementeusada para a transformao inversa).

Se acompanharmos as mudanas dos estados fsicos da gua, com um termmetro que permitaregistrar as temperaturas durante o processo de aquecimento, ao nvel do mar, iremos notar que: o gelopuro derrete a 0 C (temperatura ou ponto de fuso do gelo) e a gua pura ferve a 100 C (temperaturaou ponto de ebulio da gua).

" calor " calor

Gelo gua lquida gua em ebulio

MAURICIO

DESOUSAPRODUESLTDA.

Esses trs estados slido, lquido e gasoso so chamadas de estados fsicos ou estados deagregao da matria, e as transformaes de um estado para outro so denominadas mudanasde estado fsico da matria. Essas mudanas recebem os nomes gerais mostrados no esquema abaixo.

SLIDO(ex.: gelo)

LQUIDO(ex.: gua)

Fuso

Solidificao

GS ou VAPOR(ex.: vapor de gua)

Sublimao

Liquefao(condensao)

Vaporizao(evaporao)(ebulio)


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Se estas observaes forem transportadas para um grfico, teremos o chamado diagrama demudana de estados fsicos.

Neste grfico notamos dois trechos horizontais (dois patamares). O primeiro patamar do grficoexprime o fato de que a fuso do gelo ocorre temperatura constante de 0 C, que a temperatura defuso ou ponto de fuso (P.F.) do gelo. Do mesmomodo, o segundo patamar indica que a ebulio dagua ocorre temperatura constante de 100 C, que a temperatura de ebulio ou ponto deebulio (P.E.) da gua.

No resfriamento da gua, o grfico ser invertido:

Temperatura (C)

Neste trechos existegelo (slido),cuja temperaturaest subindo.

Trecho defuso:coexistemgelo e guaem temperaturaconstante (0 C).

Neste trechos existegua (lquido),cuja temperaturaest subindo.

Trecho deebulio:coexistemgua e vaporem temperaturaconstante(100 C).

Neste trechos existevapor d'gua,cuja temperaturaest subindo.

Gelo

Gelo + gua

gua

gua + vapor Vapor

d'gua

Tempo

Incio d

a fuso

(0C)

Fimda

ebuli

o (100

C)

Incio d

a ebul

io (1

00C)

Fimda

fuso

(0C)

P.E. = 100 C(temperaturade ebulio)

P.F. = 0 C(temperaturade fuso)

Se tivermos umamistura (ou substncia impura), os patamares mostrados acima no sero maisencontrados. Assim, por exemplo, uma mistura de gua e sal ter um intervalo (ou faixa) de fusoabaixo de 0 C e um intervalo (ou faixa) de ebulio acima de 100 C, ao nvel do mar, como sev abaixo.

Temperatura (C)

100 C

0 C

Gelo

Ebulio

Tempo

Fuso gua

Vapor

Tempo

Vapor Condensao

gua Solidificao

Gelo

Temperatura (C)

Temperatura

Final da ebulioIncio da ebulio

Final da fusoIncio da fuso

Tempo

Faixa de fuso

Faixa deebulio

Aquecimento da gua Resfriamento da gua


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Existem misturas especiais que acabam se comportando como se fossem susbtncias puras, diantedos fenmenos de fuso/solidificao ou de ebulio/condensao. No primeiro caso, temos umamistura euttica (ou, simplesmente, um euttico), que se funde/solidifica em temperatura cons-tante (como no caso da liga metlica que contm, em massa, 62% de estanho e 38% de chumbo,que se funde temperatura constante de 183 C); no segundo caso, temos umamistura azeotrpica(ou, simplesmente, um azetropo), que ferve/se condensa em temperatura constante (como ocor-re com a mistura contendo, em volume, 96% de lcool comum e 4% de gua, que ferve tempera-tura constante de 78,1 C).

OBSERVAO

Para finalizar, devemos fazer uma generalizao importante: tudo o que acabamos de explicarpara a gua pura ocorre tambm com outros materiais puros. De fato, ao nvel do mar, cada lquido(lcool, acetona etc.) e tambm cada slido (como osmetais chumbo, ferro etc.), desde que puros, irose fundir e ferver em temperaturas bem definidas. Ao nvel do mar, por exemplo, temos:

Substncia Ponto de fuso (C) Ponto de ebulio (C)

lcool #114,1 "78,5

Acetona #94,0 "56,5

Chumbo "327,0 "1.740,0

Ferro "1.535,0 "2.750,0

9 (Univali-SC) Resfriando-se progressivamente gua desti-lada, quando comear a passagem do estado lquido parao slido, a temperatura:

a) permanecer constante, enquanto houver lquido pre-sente.

b) permanecer constante, sendo igual ao ponto decondensao da substncia.

c) diminuir gradativamente.d) permanecer constante, mesmo depois de todo lqui-

do desaparecer.e) aumentar gradativamente.

10 (Vunesp) O naftaleno, comercialmente conhecido comonaftalina, empregado para evitar baratas em roupas, fundeem temperaturas superiores a 80 C. Sabe-se que boli-nhas de naftalina, temperatura ambiente, tm suasmassas constantemente diminudas, terminando por de-saparecer sem deixar resduo. Essa observao pode serexplicada pelo fenmeno da:a) fuso.b) sublimao.c) solidificao.d) liquefao.e) ebulio.

a) O que estado fsico (ou de agregao) da matria? Quais so esses estados?

b) O que mudana de estado fsico (ou de agregao)?

c) O que fuso?

d) O que vaporizao?

e) O que liquefao?

f) O que solidificao?

g) O que sublimao?




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11 (UCDB-MS) Uma substncia slida aquecida continua-mente. O grfico a seguirmostra a variao da tempera-tura (ordenada) com o tempo (abscissa):

Pela anlise dos dados da tabela, medidos a 1 atm,podemos afirmar que, temperatura de 40 Ce1 atm:a) o ter e o etanol encontram-se na fase gasosa.b) o ter encontra-se na fase gasosa e o etanol na

fase lquida.c) ambos encontram-se na fase lquida.d) o ter encontra-se na fase lquida e o etanol na

fase gasosa.e) ambos encontram-se na fase slida.

Resoluo

Vamos transportar os dados do problema para umesquema representando a temperatura dada (40 C)e os pontos de fuso e de ebulio do etanol e doter etlico.O ponto de fuso, o ponto de ebulio e o tempo duran-

te o qual a substncia permanece no estado lquido so,respectivamente:a) 150, 65 e 5 d) 65, 150 e 5b) 65, 150 e 25 e) 65, 150 e 10c) 150, 65 e 25

12 (UFPA)Dado o diagrama de aquecimento de ummaterial:

150

50

100

10 20 30

Temperatura (C)

Tempo (min)

A alternativa correta :a) o diagrama representa o aquecimento de uma subs-

tncia pura.b) a temperatura no tempo zero representa o aqueci-

mento de um lquido.c) 210 C a temperatura de fuso do material.d) a transformao de X para Y um fenmeno qumico.e) 80 C a temperatura de fuso do material.

200210

80

10

Temperatura (C)

Tempo (min)

Slido

Lquido

Faixa de temperatura

VaporY

X

Exerccio resolvido

Etanol #117 78

ter etlico #116 34

Ponto deebulio (C)

Substncia Ponto de fuso(C)

13 (Mackenzie-SP)

Veja que a linha tracejada horizontal corresponden-te a 40 C corta a linha do etanol na regio do lqui-do e a linha do ter etlico na regio do gasoso.Alternativa b

Qual o estado fsico dessas substncias temperaturaambiente?Observao: Considere 20 C como a temperatura am-biente.

Oxignio #218,4 #183

Fenol 43 182

Pentano #130 36,1

Ponto defuso (C)

Ponto deebulio (C)

14 (Fuvest-SP) Considere a tabela a seguir:

Temperatura

40 C(temperatura

dada)

Etanolteretlico

P.E. % 34 C

P.E. % 78 C

P.F. % #116 CP.F. % #117 C

Gasoso

Gasoso

Lquido

Lquido

Slido

Slido

15 (PUC-MG) Numa praia, em pleno vero, um estudante de Qumica observou que o carrinho de picol usava gelo-secopara retardar o degelo dos picols. Pediu vendedora um pedao do gelo e colocou-o num copo com gua, ocorrendoformao de fumaas brancas. Observou-se ento o fenmeno de:a) evaporao. c) fuso. e) liquefao.b) sublimao. d) gaseificao.

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5 AS OBSERVAES E AS EXPERINCIAS NA CINCIA

5.1. Medies: o cotidiano e o cientfico

Como conseqncia do que foi explicado no item anterior, podemos agora dizer que: verificar que o gelo derrete e a gua ferve, sob a ao do calor, uma observao do cotidiano; verificar que, ao nvel do mar, o gelo puro derrete a 0 C e a gua pura ferve a 100 C umaobservao cientfica (feita por meio de uma experincia controlada).

Note que, na cincia, tenta-se levar em considerao todos os fatores que podem influir nos resul-tados da experincia (ao nvel do mar, gelo puro, gua pura etc.). Assim, qualquer pessoa poderepetir a experincia e chegar aos mesmos resultados (e acreditar no que foi dito).

16 (UGF-RJ) O aquecimento global j apresenta sinais vis-veis em alguns pontos do planeta. Numa ilha do Alasca,na Aldeia de Shishmaret, por exemplo, as geleiras j de-moram mais a congelar, no inverno; descongelam maisrpido, na primavera, e h mais icebergs. Desde 1971, atemperatura aumentou, em mdia, 2 C.Asmudanas de estados descritas no texto, so, respecti-vamente:a) solidificao e fuso.b) solidificao e condensao.c) sublimao e solidificao.d) solidificao e ebulio.e) fuso e condensao.

17 (Cesgranrio-RJ)Um cientista recebeu uma substncia des-conhecida, no estado slido, para ser analisada. O grfi-co abaixo representa o processo de aquecimento de umaamostra dessa substncia.

a) slido, lquido, gasoso e lquido.b) lquido, slido, lquido e gasoso.c) lquido, gasoso, lquido e slido.d) gasoso, lquido, gasoso e slido.e) slido, gasoso, lquido e gasoso.

Analisando o grfico, podemos concluir que a amostraapresenta:a) durao da ebulio de 10 min.b) durao da fuso de 40 min.c) ponto de fuso de 40 C.d) ponto de fuso de 70 C.e) ponto de ebulio de 50 C.

18 (Mackenzie-SP) As fases de agregao para as substnciasabaixo, quando expostas a uma temperatura de 30 C,so, respectivamente:

Temperatura (C)

Tempo (min)

20

40

60

80

100

20 6040

10

30

50

70

90

10 30 50

Exerccio resolvido

19 (Unifor-CE) Na fuso, uma substncia pura passa:a) de dissolvidaparaprecipitada, absorvendo energia.b) do estado lquido para o slido, liberando energia.c) do estado gasoso para o slido, liberando energia.d) do estado slido para o lquido, liberando energia.e) do estado slido para o lquido, absorvendo

energia.

Resoluo

Lembre-se de que, para derreter ou vaporizar ummaterial, precisamos fornecer calor (energia), que ,ento, absorvido pelo material (dizemos que atransformao endotrmica).Na seqncia inver-sa, isto , na condensao e solidificao, o materialnos devolve a energia que lhe fora fornecida (e atransformao dita exotrmica).Esquematicamente, temos:

20 (UFSM-RS) Com relao aos processos de mudana deestado fsico de uma substncia, pode-se afirmar que soendotrmicos, isto , absorvem energia:a) vaporizao, solidificao, liquefao.b) liquefao, fuso, vaporizao.c) solidificao, fuso, sublimao.d) solidificao, liquefao, sublimao.e) sublimao, fuso, vaporizao.

Slido LquidoGs ouvapor

A transformao absorveenergia (endotrmica).

A transformao liberaenergia (exotrmica).

Alternativa e

mercrio #38,87 356,9

amnia #77,7 #33,4

benzeno 5,5 80,1

naftaleno 80,0 217,0

Ponto de ebulio(C) (1 atm)

Materiais Ponto de fuso(C) (1 atm)


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Na vida diria usamos vrias medies para controlar, por exemplo, as relaes comerciais decompra e venda, nosso estado de sade, e assim por diante. Exemplificando: tecidos so vendidos ametro (m); refeies so cobradas a quilogramas (kg); velocidades so controladas em quilmetrospor hora (km/h); a massa de nosso corpo um dos ndices de sade; at o ritmo de nossa vida controlado em dias, horas, minutos etc.

No campo da cincia asmedies so ainda mais importantes.Medimosmassa, volume, tempera-turas e inmeras outras grandezas. Aqui definimos:

Grandeza tudo aquilo que pode ser medido.

Lembre-se tambm de que, na experincia de fuso do gelo e vaporizao da gua, as temperatu-ras foram medidas com o auxlio da unidade graus Celsius (C). Generalizando, dizemos que:

Unidade uma grandeza escolhida arbitrariamente como padro.

Em cincia so usadas, de preferncia, as unidades do chamado Sistema Internacional de Unida-des (SI).

Veja alguns exemplos do SI: a unidade de tempo o segundo (s): seusmltiplos so ominuto (1 minuto % 60 segundos), ahora (1 hora % 60 minutos) etc.;

a unidade demassa o quilograma (kg): ummltiplo usual a tonelada (1 tonelada% 1.000 kg);um submltiplo usual o grama (1 grama % 0,001 ou 10#3 kg);

a unidade de comprimento ometro (m): ummltiplo usual o quilmetro (1 km% 1.000 ou103 metros); um submltiplo usual o centmetro (1 cm % 0,01 ou 10#2 metros).

So derivadas do comprimento as unidades de: rea, por exemplo: 1 centmetro quadrado (1 cm2): 1 cm

1 cm

1 cm

1 cm

1 cm

No caso das medidas de volume tambm usamos o litro (1 litro % 1.000 cm3) e o mililitro(1 mililitro % 1 cm3 % 0,001 ou 10#3 litros).

volume, por exemplo: 1 centmetro cbico (1 cm3):

Os velocmetros indicam a velocidade escalar instantnea. Para medir a massa dos corpos, utilizam-se balanas.LE

VYMENDESJR CID


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oproibida

.Art.184

doCd

igoPen

aleLe

i 9.610

de19

defevereiro

de19

98.

22

Por fim, devemos lembrar que asmedies s so possveis com o auxlio de aparelhos (instrumen-tos) convenientes. Tanto no dia-a-dia como na cincia esses instrumentos vm evoluindo atravs dostempos. Assim, usamos:

relgios cada vez mais precisos para medir o tempo;

Ampulheta. Relgio gtico do sculo XV. Relgio digital de pulso.

balanas cada vez mais precisas para medir as massas.

Balana romana. Balana de dois pratos. Balana eletrnica.

2003

TRIBUNEMEDIA

/ INTE

RCONTINENTA

LPRESS

GARCIA-PELA

YO/ C

ID

ORONOZ

JAVIERJA

IME/ C

ID

JAVIERJA

IME/ C

ID

MAT

TON.B

ILD,S

.L. /CID

GARCIA-PELA

YO/ C

ID

O MAGO DE ID PARKER & HART


Rep

rodu

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.Art.184

doCd

igoPen

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5.2. Uma medio importante: a densidade

Para satisfazer as exigncias da vida diria (e tambm da cincia), novas medies foram criadas,ao longo do tempo.No cotidiano comum dizermos, por exemplo, que o chumbo pesamais do quea madeira. No entanto, 1 kg de chumbo afunda, enquanto 1 kg de madeira flutua na gua. fcilperceber, porm, que tal comparao s se torna justa e racional quando feita entre volumes iguais:

As medies so to importantes na cincia que o cientista William Thomson (Lord Kelvin,1824-1907) disse: Afirmo muitas vezes que, se voc medir aquilo de que est falando e expressarem nmeros, voc conhece alguma coisa sobre o assunto;mas, quando voc no o pode exprimir emnmeros, seu conhecimento pobre e insatisfatrio.

Surge dessa comparao o conceito de densidade dos materiais, entendida como a massa dospedaos iguais (volumes iguais) dos vrios materiais (no exemplo acima, pequenos cubos de volumeigual a 1 cm3). Matematicamente, essa idia corresponde seguinte definio:

Densidade o quociente da massa pelo volume domaterial (a uma dada temperatura).

Essa definio expressa pela seguinte frmula:

m % massa da substncia (em g)d m

V% sendo V % volume da substncia (em cm3 ou mL)

d % densidade (em g/cm3 ou em g/mL)

1 cm3 de madeirapesa entre 0,60 ge 0,80 g.

1 cm3 de guapesa 1 g.

1 cm3 de ferropesa 7,86 g.

1 cm3 de chumbopesa 11,40 g.

Tanto um iceberg quantoum navio (ambos commilhares de toneladas)flutuam na gua.

2003

KINGFE

ATURES/INTE

CONTINENTA

LPRESS

CID

CID

CROCK, O LEGIONRIO BILL RECHIN & DON WILDER


Rep

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24

Um caso particular importante o da medio das densidades dos lquidos, que feita diretamentepelos densmetros. Esse instrumento um tubo de vidro, como mostrado a seguir, cuja parte inferior mais larga e pesada do que a superior, que consiste em uma haste graduada em densidades. Coloca-do num lquido o densmetro afunda mais oumenos, e a graduao da haste, que coincide com o nvellquido, d diretamente a densidade do lquido.

Os densmetros so usados, por exemplo, em postosde gasolina, para medir a densidade do lcool vendido; emcooperativas de leite, para comprovar a qualidade do leitenegociado, e assim por diante.

guad % 1,0 g/mL

31

21

11

01

90

31

21

11

01

90

Soluo dabateria deautomvelcarregada

d % 1,3 g/mL

(A) (B)

importante ainda observar que a densidade varia com a temperatura, pois o volume de umcorpo muda de acordo com a temperatura, embora a massa permanea a mesma. Por isso, impor-tante que, em informaes cientficas, se expresse, por exemplo, que a densidade do chumbo de11,34 g/cm3, a 20 C.

5.3. A importncia dos grficos no dia-a-dia

muito comum e importante expressar o resultado de nos-sas medies por meio de grficos. Ao lado, por exemplo, temoso grfico que mostra a variao da densidade da gua com atemperatura.

O densmetro (localizado na parte central da foto) confere a densidade dolcool, em um posto de abastecimento.

Lactodensmetro utilizado para medira densidade do leite.

O densmetro indicado na figura A flutua na gua de modo que sua escalamarca 1,0 g/mL (densidade da gua pura) na superfcie do lquido.

O densmetro da figura B flutua numa soluo de bateria de automvelcarregada de modo que sua escala marca 1,3 g/mL (densidade dasoluo de bateria carregada). O lquido da bateria uma soluo

de cido sulfrico em gua, apresentando densidade maior que a gua.

d (g/cm3)

T (C)

1,0000

0,9999

0,9998

0,9997

0,99960 2 4 6 8 10

EDUARDOSANTA

LIESTR

A

LUIZANTO

NIO

DASILVA

/CID


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Diariamente encontramos, nos jornais e nas revistas, uma srie de grficos mostrando relaesentre fatos do nosso cotidiano.

1973 1979 1985 1991 1995 1996 1997 1998 1999

20

50

70

90

10

30

60

40

45,8

36,0

57,9

30,9 29,3 29,233,1 33,3 30,3

9,8 9,6

31,736,1

40,245,6

48,8

58,065,3

27,0

67,562,6

65,471,2

76,481,8

89,4 92,7

80

100Em milhes de m3

BRASIL: EVOLUO DO SETOR DE PETRLEO 1973-1999

Consumo

Importao

Produo

COMPOSIO QUMICA DA CROSTA TERRESTRE

45,2

1,7 1,00,7

% do peso total

27,4

8,0

5,8

5,12,8

2,3

Oxignio (O)

Silcio (Si)

Alumnio (Al)

Ferro (Fe)

Clcio (Ca)

Magnsio (Mg)

Sdio (Na)

Potssio (K)

Titnio (Ti)

Outros

EMISSES ANUAIS, NA ATMOSFERA, DE CARBONO E CFC

CarbonoMilhes de toneladas

CFCMil toneladas

100500

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

0

20

40

60

80

100

120

6.50

0

5.00

0

4.00

0

3.00

0

672

595

289

120

100

100

44

12 10

6

frica

Regies

Amrica do Sul

Amrica do Norte e Central

sia

Antiga URSS

Oceania

Europa

Grfico de linhas

Fontes: Ministrio das Minas eEnergia; Almanaque Abril 2001.So Paulo: Abril, 2001. p. 83.

Grfico de setores (ou de pizza)

Fonte: THE OPEN UNIVERSITY.Os recursos fsicos da Terra.Bloco 1 Recursos, economia egeologia: uma introduo.Campinas: Unicamp, 1994. p. 33.(Srie Manuais)

Grfico de barras (ou de colunas)

Fonte: NAGLE, Garret e SPENCER, Kris. Advanced geography. Oxford: Oxford University Press, 1997. p. 137.


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26

Exerccio resolvido

21 Uma lata contm 450 gramas (g) de leite em p.Qual a massa do produto em quilogramas (kg)?

Resoluo

Sabendo que 1 kg equivale a 1.000 g, temos:

22 Uma cadeira pesa 8,5 kg. Qual sua massa em gramas?

23 Faa as seguintes transformaes:a) 20 g em quilogramas (kg)b) 15 g em miligramas (mg)c) 2,5 toneladas (t) em gramas (g)

24 Quantos gramas de medicamento existem numa caixacontendo 50 comprimidos de 200 mg cada um?

Exerccio resolvido

25 A quantos mL (ou cm3) corresponde o volume de3,5 litros de gua?

Resoluo

Sabendo que 1 litro (L) corresponde a 1.000 mL(ou cm3), temos:

26 Quantos litros de gasolina transporta um caminho com4,5 m3 do combustvel? (Dado: 1 m3 % 1.000 litros.)

27 Faa as seguintes transformaes:a) 1,82 litros em mililitrosb) 250 cm3 em litrosc) 15 L em m3

1.000 g 1 kg

450 g xx % 0,450 kg

1 L 1.000 mL

3,5 L xx % 3.500 mL

a) O que grandeza?

b) O que unidade?

c) Quais so as unidades de tempo, massa e comprimento no Sistema Internacional deUnidades (SI)?

d) Quais so as unidades usuais de volume?

e) O que densidade?


ATIVIDADES PRTICAS


ATENO: No cheire nem experimente substnciaalguma utilizada nesta atividade.

1a

Materiais 1 copo grande (ou um frasco de vidro), de boca largaou de plstico transparente, com capacidade para300 mL ou mais 1 jarra medidora 1 colher de sopade sal de cozinha 1 ovo gua

Procedimento Coloque cerca de 200mL de gua no copo e adicione,cuidadosamente, o ovo. Observe e faa um desenho,em seu caderno, do que acontece. Retire o ovo do copocom gua com cuidado. Adicione o sal ao copo comgua. Agite bem e recoloque o ovo no copo. Observee faa, em seu caderno, um desenho do que acontece. Analise as observaes e os desenhos feitos.

Perguntas

1) No incio, utilizando apenas a gua e o ovo, quemapresentou maior densidade?

2) O ovo permaneceu na mesma posio inicial quandofoi adicionado sal gua? O que mudou? Por qu?

3) O que poderia ser alterado para que o ovo ficasse nomeio da soluo?

2a

Materiais 1 canudinho de refrigerante massa demodelar 1 copocontendo 100 mL de gua 1 copo contendo 100 mLde leo 1 copo contendo 100mL de vinagre 1 canetade retroprojetor ou pedaos de fita adesiva

Procedimento Tampe bem a extremidade do canudinho com umabolinha de massa de modelar (este ser o seudensmetro). Mergulhe seu densmetro no copo con-tendo gua. Faa uma marca no copo, com a canetaou a fita adesiva, da posio em que a bolinha se en-contra. Observe e faa um desenho em seu cadernodo que acontece. Repita o mesmo processo para oscopos contendo leo e vinagre. Analise as observa-es e os desenhos feitos.

Perguntas

1) Asmarcaes feitas nos copos foram iguais? Por qu?

2) Compare, por meio da leitura de seu densmetro, asdensidades da gua, do leo e do vinagre.

3) Poderamos dizer que o ovo, no experimento ante-rior, funcionou como um densmetro? Por qu?


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30 (UFU-MG) Em condies ambientes, a densidade domercrio de aproximadamente 13 g/cm3. Amassa des-se metal, da qual um garimpeiro de Pocon (MT) neces-sita para encher completamente um frasco de meio litrode capacidade, de:a) 2.600 g c) 4.800 g e) 7.400 gb) 3.200 g d) 6.500 g

32 (Mackenzie-SP) No preparo de uma limonada em duasetapas, foram feitas as seguintes observaes:

28 (Osec-SP) Densidade uma propriedade definida pelarelao:a) massa/presso d) presso/temperaturab) massa/volume e) presso/volumec) massa/temperatura

Exerccio resolvido

29 (FMU/Fiam-Faam/Fisp-SP)Um vidro contm 200 cm3

de mercrio de densidade 13,6 g/cm3. A massa demercrio contido no vidro :a) 0,80 kg c) 2,72 kg e) 6,8 kgb) 0,68 kg d) 27,2 kg

Resoluo

Dizer que a densidade do mercrio 13,6 g/cm3

significa dizer que 1 cm3 de mercrio pesa 13,6 g.Da surge a relao:

1 cm3 mercrio 13,6 g

200 cm3 mercrio x

x % 2.720 gou 2,72 kg

Alternativa c

Exerccio resolvido

31 (UFPE) Para identificar trs lquidos de densida-des 0,8, 1,0 e 1,2 o analista dispe de uma pe-quena bola de densidade 1,0. Conforme a posiodas bolas apresentadas no desenho a seguir, pode-mos afirmar que:

1 2 3

a) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam densidades 0,8, 1,0 e 1,2.

b) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam densidades 1,2, 0,8 e 1,0.

c) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam densidades 1,0, 0,8 e 1,2.

d) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam densidades 1,2, 1,0 e 0,8.

e) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam densidades 1,0, 1,2 e 0,8.

Resoluo

Na proveta 1, a bola mais densa que o lquido,pois afundou. Conseqentemente, o lquido me-nos denso que a bola (densidade % 1). Na proveta2, a bola no afunda nem flutua, provando que olquido e a bola tm a mesma densidade (d% 1).Naproveta 3, a bola flutua, provando que o lquido mais denso que a bola (d % 1).Alternativa a

Das observaes 1 e 2, pode-se concluir que a densidadeda semente :a) menor que a densidade do suco de limo mais gua.b) menor que a densidade do suco de limo mais gua e

acar.c) igual densidade do suco de limo.d) maior que a densidade do suco de limo mais gua e

acar.e) igual densidade da gua mais acar.

33 (UFMG) Em um frasco de vidro transparente, umestudan-te colocou 500mL de gua e, sobre ela, escorreu vagaro-samente, pelas paredes in-ternasdo recipiente, 500mLde etanol. Em seguida, elegotejou leo vegetal sobreesse sistema. As gotculasformadas posicio

quimica geral v1

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