PRÉ-UNIVERSITÁRIO SAMORA MACHEL Química

Profª Alda Ernestina

Classificação, propriedades e transformações físicas da matéria

Em nossa primeira aula de química vimos que tudo que nos cerca é formado por matéria e que o átomo é a unidade fundamental da matéria. Nessa aula vamos aprender um pouco mais sobre a matéria, quais são suas propriedades, sob quais formas ela existe, como se dá sua classificação e quais as transformações sofridas pela matéria.

Fenômenos físicos e fenômenos químicos

Para a ciências um fenômeno é qualquer acontecimento que possa ser observado e que ocorra na natureza ou seja provocado experimentalmente. Na química, consideramos fenômeno como sendo as transformações sofridas pela matéria, são de dois tipos: Fenômenos químicos - alteram a composição da matéria, resultando na formação de novas substâncias, são as chamadas reações químicas. Exemplos: o enferrujamento de um prego, é um fenômeno químico, pois o prego de ferro após reagir com o oxigênio e umidade do ar, vira óxido ferroso, substância que dá aquela cor característica da ferrugem. Outro exemplo é a queima do carvão em uma churrasqueira. O carvão nada mais é que carbono, ao ser queimado reage com o O2 do ar e forma gás carbônico (CO2), neste caso temo um fenômeno químico pois um nova substância foi formada, ou seja, o carvão deixou de ser carvão, para virar CO2. Fenômenos físicos - NÃO alteram a composição da matéria, ou seja, não ocorre reação química, mas sim uma mudança de estado físico. Exemplos: a fusão do gelo (derretimento) que consiste na passagem do estado sólido para o estado líquido, note que o gelo não deixa de ser água, apenas muda de estado. A água líquida evaporando em uma chaleira também é um exemplo de fenômeno físico, pois ao evaporar ela não deixa de ser água, ou seja, nenhuma nova substância é formada.

Estados físicos e transformações físicas da matéria Toda a matéria existente pode se apresentar sob diferentes estados físicos que são: Estado sólido - apresenta forma e volume definidos, as partículas estão unidas e bem organizadas. Estado líquido - apresenta volume definido, mas forma variável, as partículas estão mais soltas que no estado sólido e por isso o líquido pode se movimentar. Estado gasoso - NÃO tem nem volume nem forma definidos. As partículas estão completamente soltas e por isso um gás ocupa todo o volume de um recipiente no qual é colocado.

Ao receber ou perder calor um estado físico pode ser convertido em outro, ocorrendo as chamadas MUDANÇAS DE ESTADO FÍSICO , que são: Fusão - passagem do estado SÓLIDO para o estado LÍQUIDO. Solidificação - passagem do estado LÍQUIDO para o estado SÓLIDO. Vaporização - passagem do estado LÍQUIDO para o estado GASOSO. Liquefação ou condensação - passagem do estado GASOSO para o estado LÍQUIDO. Sublimação - passagem do estado SÓLIDO para o estado GASOSO sem passar para o estado líquido.

Matéria, corpo e objeto MATÉRIA - tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço. Ex: madeira CORPO - é uma porção limitada da matéria. Ex: o tronco de uma árvore (porção limitada de madeira) OBJETO - é um corpo com uma função definida, ou seja, usado com alguma finalidade. Ex: mesa de madeira.

EXEMPLOS Matéria: calcário pepita de ouro látex Corpo: bloco de calcário barra de ouro pedaço de borracha Objeto: pia de calcário aliança de ouro pneu

Propriedades da matéria Toda a matéria existente apresenta três tipos básicos de propriedades, que são: Propriedades gerais - são propriedades comuns a toda e qualquer espécie de matéria, independente da substância que a compõe. Ex: massa e volume. Propriedades funcionais - são propriedades observadas somente em determinados grupos de matéria. Dependem da função química das substâncias que a compões. Propriedades específicas - como o próprio nome sugere são propriedades características de cada substância e que permitem a diferenciar das demais substâncias. Ex: densidade, ponto de fusão e ponto de ebulição.

Densidade A densidade é uma importante propriedade específica da matéria e expressa a relação entre a massa e o volume ocupado por uma substância. E explica muitas coisas, como por exemplo, por que um navio mesmo tão pesado não afunda, por que o gelo mesmo sendo água flutua na água líquida, dentre outras.

Convencionou-se que a densidade da água a 25°C é igual a 1g/cm3 (ou 1g/mL), de forma que todo objeto ou substância que apresente densidade maior que este valor afundará na água. Caso apresente densidade menor que 1g/mL flutuará na água.

Classificação da matéria

Toda a matéria existente se divide em dois tipos, substância pura e mistura. SUBSTÂNCIA PURA - como o próprio nome sugere é uma substância única, isenta de outras substâncias, e que apresenta propriedades físicas bem definidas. As substâncias puras por sua vez são classificadas em dois tipos: Substância simples - formada por átomos de um ÚNICO ELEMENTO. Ex: H2, O2, C, O3, Cl2 Substância composta - formada por dois ou mais ELEMENTOS DIFERENTES. MISTURA - formada por duas ou mais substâncias diferentes, cada uma delas denominadas componente. Ex: o ar que respiramos é uma mistura dos gases N2, O2, Ar e CO2. O ouro 18 quilates é uma mistura formada por ouro, prata e cobre. O etanol usado como combustível é uma mistura de etanol (93%) e água (7%).

Classificação das misturas De acordo com o aspecto visual de uma mistura, podemos classificá-la em função do número de fases que apresenta. Fase - cada uma das porções que conseguimos ver (a olho nu ou no microscópio) na mistura. Quanto ao número de fases temos as seguintes misturas: Mistura homogênea - toda mistura que apresenta uma única fase. São chamadas também de soluções. Ex: água com açúcar, água mineral, água com sal, ar atmosférico (toda mistura gasosa é homogênea). Mistura heterogênea - toda mistura que apresenta duas ou mais fases. Ex: água e gelo, areia e terra.

Processos de separação de misturas heterogêneas Na natureza raramente encontramos substâncias puras. Desta forma, para obtermos uma determinada substância é necessário utilizarmos algum método de separação aplicável na obtenção desta susbtância. No caso de misturas heterogêneas os principais processos de separação são: Misturas de sólido + líquido : podemos utilizar a filtração, decantação e/ou centrifugação. Filtração: consiste na passagem da mistura por um funil contendo papel filtro, onde o sólido ficará retido e o líquido escoará. Ex: água + areia; água + carvão. A filtração é também usada na separação de misturas de sólido e gases, mas neste caso ao invés de um funil, é usado um filtro especial. Um exemplo é o aspirador de pó que separa a poeira (parte sólida) do ar (parte gasosa). Decantação: separa os componentes de uma mistura segundo suas densidades, onde o componente mais denso lentamente se deposita no fundo do recipiente. Ex água + barro.

Centrifugação: é um processo mecânico que acelera a decantação dos componentes da mistura. É realizada em um aparelho denominado centrífuga e bastante utilizado em laboratórios. Um dos exemplos mais comuns é a centrifugação do sangue humano para a realização do hemograma. Misturas de líquido + líquido: as técnicas mais comumente empregadas são a destilação fracionada e a decantação em funil de bromo. Destilação fracionada: Consiste no aquecimento da mistura, a separação dos líquidos ocorre com base em seus pontos de ebulição. O líquido de menor ponto de ebulição evapora primeiro, dizemos que ele é mais volátil. Os líquidos são coletados em frações, a medida em que vão condensando. Ex: água + álcool. Decantação em funil de bromo: é aplicada na separação de líquidos imiscíveis. Coloca-se a mistura no funil, agita-se vigorosamente e em seguida deixa em repouso, para que haja a decantação. Após a decantação abre-se a torneira e coleta-se cada um dos líquidos separadamente. Ex: água + óleo de cozinha.

Mistura de sólido + sólido: as técnicas mais comuns são a catação, a peneiração e a separação magnética. Catação: consiste na separação manual de cada um dos sólidos da mistura, com base em seu tamanho. É um processo corriqueiro, aplicado por exemplo, na separação dos pedregulhos dos grãos de feijão. Peneiração: consiste na separação de sólidos com tamanhos diferentes, utilizando-se uma peneira. Ex: peneiração da areia para ser usada no preparo da massa com cimento. Separação magnética: consiste na separação de misturas que contenham componente(s) magnético(s), utilizando-se um imã. Ex: mistura de limalha de ferro + areia.

Como podemos diferenciar uma substância pura de uma mistura?

Uma substância pura diferencia-se de uma mistura pelos valores de suas propriedades específicas (ponto de fusão, ponto de ebulição e densidade). Curva de aquecimento de uma substância pura - durante a fusão e ebulição a temperatura permanece constante, no gráfico são observados, portanto dois patamares. Curva de aquecimento de uma mistura comum - durante a fusão e ebulição a temperatura varia, o gráfico, portanto, não apresenta patamares. Misturas especiais Existem algumas misturas com comportamento diferente do esperado, suas curvas de aquecimento apresentam um patamar. São de dois tipos: Misturas eutéticas - durante a FUSÃO a temperatura permanece CONSTANTE, ou seja, apresentam ponto de fusão constante. Ex: solda, liga metálica composta por 63% de estanho + 37% de chumbo. Misturas azeotrópicas - durante a EBULIÇÃO a temperatura permanece CONSTANTE, ou seja, apresentam ponto de ebulição constante. Ex: álcool hidratado, mistura composta por 96% de etanol + 4% de água.

1. (MACK-SP) O número de substâncias simples entre as substâncias de fórmula: O3, H2O, Na, P4, CH4, CO2 e CO é: a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) 7. 2. (Cesgranrio-RJ) Identifique a alternativa que apresenta, na seqüência, os termos corretos que preenchem as lacunas da seguinte afirmativa: “Uma substância .... é formada por ...., contendo apenas .... de um mesmo .... .” a) composta; moléculas; elementos; átomo. b) composta; moléculas; átomos; elemento. c) química; elementos; moléculas; átomo. d) simples; átomos; moléculas; elemento. e) simples; moléculas; átomos; elemento.

3. O “funil de bromo”, também chamado de funil de decantação, é útil para separarmos uma mistura de: a) água e glicose dissolvida. b) água e álcool. c) água e gasolina, dois líquidos imiscíveis. d) água e areia. 4. Classifique os fenômenos em físicos ou químicos: a) secagem de roupa pendurada no varal; b) desaparecimento de bolinhas de naftalina colocadas em armários; c) produção do álcool a partir da cana-de-açúcar; d) produção de vinho a partir da uva; e) queima de um fósforo; f) batida de carros; g) explosão após uma batida de carros; h) produção da gasolina a partir do petróleo;

Exercícios para fixação