substância pura e mistura

1. SUBSTÂNCIAS
E MISTURAS
3
CAPÍTULO
Substâncias e misturas
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CAPÍTULO 3

2. Mudanças de estado de substâncias e misturas
Substâncias
• As mudanças de estado físico (sólido‑líquido e líquido‑gasoso) ocorrem a
temperatura constante. Na representação gráfica há dois patamares bem definidos.
Variação de temperatura da água (°C) em função do tempo de
aquecimento (min)
120
100
80
60
40
20
–20
–40
–60
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
Temperatura
(°C)
Tempo de aquecimento (min)
sólido-líquido
sólido
líquido
líquido-gasoso gasoso
Aquecimento
da água sólida
até a forma
de vapor
realizado ao
nível do mar.
ERICSON
GUILHERME
LUCIANO
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3. Misturas
• As mudanças de estado físico (sólido‑líquido e/ou líquido‑gasoso) ocorrem
em uma faixa de temperatura. De forma geral, não há patamares na
representação gráfica.
Variação de estado físico de uma mistura de água e
sal comum em função do tempo de aquecimento
Temperatura
Tempo de aquecimento
líquido
líquido-gasoso
gasoso
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GUILHERME
LUCIANO
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4. Identificando uma substância
• As substâncias puras apresentam um conjunto de propriedades específicas
que as diferenciam umas das outras, como temperaturas de fusão e
ebulição e densidade.
Propriedades de algumas substâncias a 1 atm
Substâncias Temperatura de
fusão (°C)
Temperatura de
ebulição (°C) Densidade (g/L) a 25 °C
Hidrogênio ­
‑259,3 ­
‑252,9 0,08
Nitrogênio ­
‑210,0 ­
‑198,8 1,14
Oxigênio ­
‑218,8 ­
‑118,6 1,31
Monóxido de
carbono ­
‑205,0 ­
‑191,5 1,14
Dióxido de
carbono ­
‑56,6 ­
‑78,5 1,80
Fonte: LIDE, David R. (Ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 87th
ed.
Internet Version. Boca Raton, FL: CRC/Taylor and Francis, 2007.
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5. Substâncias simples e compostas
• Substâncias simples são aquelas que, quando submetidas a agentes físicos
(luz, calor e eletricidade), não se decompõem em outras substâncias.
• Substâncias compostas são aquelas que, sob a ação de um agente físico
(luz, calor e eletricidade), se decompõem em duas ou mais substâncias.
• Exemplos:
• carbonato de cálcio(s) óxido de
cálcio(s)
+ dióxido de
carbono(g)
• cloreto de hidrogênio(aq) hidrogênio(g) + cloro(g)
aquecimento
corrente elétrica
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6. Representações de substâncias simples e
substâncias compostas
• A classificação das substâncias em simples ou composta pode ser feita
analisando os seus constituintes.
• Substâncias simples são formadas por um único elemento químico.
• Substâncias compostas são formadas por dois ou mais elementos
químicos.
água hidrogênio + oxigênio
2 elementos 1 elemento + 1 elemento
S
S
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7. • Os elementos químicos podem ser representados por símbolos e as
substâncias por fórmulas químicas.
Elemento Símbolo
hidrogênio H
oxigênio O
carbono C
mercúrio Hg
Substância
simples
Modelo Fórmula
hidrogênio H2
oxigênio O2
mercúrio Hg
Substância
composta
Modelo Fórmula
água H2O
gás carbônico CO2
monóxido de
carbono CO
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8. Diferentes substâncias de um mesmo elemento
• Alotropia é um fenômeno no qual um mesmo elemento pode formar
substâncias simples diferentes e com propriedades distintas.
• As formas alotrópicas mais conhecidas são do oxigênio – O2 (oxigênio) e
O3 (ozônio) –, do enxofre – S8 (rômbico) e S8 (monocíclico) –, do fósforo –
P (vermelho) e P (branco) – e do carbono – C (diamante) e C (grafita).
ângulo entre as ligações: 109°
1 pm = 10–12
m
(picômetro) 109°
154 pm
141,5 pm
335 pm
120°
ângulo entre as ligações: 120°
Representação da estrutura cristalina
do diamante.
Representação
da estrutura
cristalina da
grafita.
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GUILHERME
LUCIANO
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9. Tipos de misturas
• Quando duas ou mais substâncias são colocadas em contato e não reagem,
formam uma mistura.
água álcool etílico
(etanol)
mistura de álcool e água
(nessa mistura se mantêm
os dois tiposde moléculas iniciais)
+
ILUSTRAÇÕES:
ADILSON
SECCO
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10. • As misturas podem ser classificadas em homogêneas e heterogêneas.
• Mistura homogênea ou solução são aquelas que têm o mesmo aspecto
(1 fase) em todos os pontos da mistura, mesmo quando observadas com
microscópio.
• Mistura heterogênea são aquelas que apresentam regiões com aspectos
diferentes (2 ou mais fases).
2 fases: 2 líquidos
imiscíveis (que não
se misturam)
2 fases: uma sólida e
outra líquida
2 fases: cada uma está
dividida em várias partes
com o mesmo aspecto
óleo
cubos de gelo
(todos os cubos de
gelo são uma fase)
areia (os vários grãos
de areia constituem
uma só fase)
vinagre
água
areia
ILUSTRAÇÕES:
ADILSON
SECCO
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11. Método de separação de misturas heterogêneas: descrição
• Filtração comum: um filtro (material poroso) é utilizado para reter as
partículas sólidas de uma mistura. Método empregado para misturas de
sólido‑líquido ou sólido‑gás.
• Filtração a vácuo: mesmo princípio da filtração comum, mas com o
emprego de uma bomba de baixa pressão, que acelera o processo de
filtração.
• Peneiração: uma peneira é utilizada para separar misturas de sólido‑líquido
ou de dois sólidos de dimensões diferentes.
• Decantação: o sistema é deixado em repouso até que o componente mais
denso se deposita no fundo do recipiente e, em seguida, se transfere um
dos componentes. Método empregado para misturas de sólido‑líquido,
líquido‑líquido e sólido‑gás.
• Dissolução fracionada: a dissolução de somente um dos componentes de
uma mistura é utilizada para separar dois ou mais sólidos.
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12. Método de separação de misturas homogêneas: descrição
• Destilação simples: aquecimento de uma mistura formada por um sólido não
volátil e um solvente líquido até o ponto de ebulição do componente mais
volátil, que, posteriormente, é condensado e recolhido em outro recipiente.
torneira
mangueira
termômetro
saída de água
condensador
ou tubo
refrigerante
entrada de
água fria
líquido destilado
no frasco de coleta
manta elétrica
de aquecimento
balão de
destilação
mistura
Aparelhagem
de laboratório
para destilação
simples.
ADILSON
SECCO
Fonte: MASTERTON, W. L.; SLOWINSKI, E. J. Química geral superior. 4. ed.
Rio de Janeiro: Interamericana, 1978. p. 13.
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13. • Destilação fracionada: aquecimento de uma mistura formada por líquidos
miscíveis até o ponto de ebulição de uma das substâncias. O vapor passa
por uma coluna de fracionamento em que ocorrem diversas trocas de calor
do líquido e gás. O vapor enriquecido no componente volátil entra no
condensador, onde é resfriado e recolhido em outro recipiente.
torneira
mangueira
termômetro
saída de
água
condensador
entrada
de água
balão de
destilação
líquido destilado
no frasco de coleta
manta elétrica
de aquecimento
Fonte: CHANG, R.
Chemistry. 10. ed. New
York: McGraw‑Hill, 2010.
ADILSON
SECCO
Aparelhagem de
laboratório para
destilação fracionada.
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14. • Evaporação: aquecimento de uma mistura formada por sólido e líquido
até a completa evaporação do líquido. Enquanto o interesse da destilação
simples é o componente líquido, na evaporação o interesse está voltado
para o componente sólido.
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