1. CONCEITOS BÁSICOS

2. Matéria e Energia Praticamente tudo o que podemos ver e sentir a nossa volta é classificado como matéria. A matéria tem massa e ocupa lugar no espaço. Massa é uma grandeza física que mede quanto de matéria possui um corpo ou objeto. Ocupar lugar no espaço significa ter volume. Como exemplos de matéria podemos considerar: a água, o leite, o oxigênio, o ar, o ferro, o aço, a madeira, o vidro, a borracha, entre outros . Os diferentes tipos de matéria são comumente denominados de materiais .

3. Matéria e Energia No mundo atual, muito se fala em energia. Sabe-se que ela é essencial a vida. O papel do sol, do petróleo e de outros combustíveis é de vital importância para que se consiga a energia que nos mantêm vivos e que faz nossas máquinas e mecanismos funcionarem. Mas, afinal, o que é energia? A energia não tem peso e só pode ser medida quando está sendo transformada, ou ao ser liberada ou absorvida. Por isso, a energia não possui unidades físicas próprias, sendo expressa em termos das unidades do trabalho que realiza. Em outras palavras, energia é a capacidade de realizar trabalho . Assim, podemos definir trabalho (T) realizado como o produto da força pelo deslocamento por meio da expressão: T = E x S

4. Matéria e Energia A energia pode se manifestar de muitas formas, mas todas elas, em última análise, estão relacionadas a movimento e/ou posição . Energia Cinética (E c )  É aquela relacionada ao movimento de um corpo ou objeto. A energia cinética varia em função da massa e/ou da velocidade. Considerando dois veículos de massas diferentes e velocidades iguais, terá maior energia cinética aquele que tiver maior massa. Considerando dois veículos de massas iguais e velocidades diferentes, terá maior energia cinética aquele com maior velocidade.

5. Matéria e Energia Energia potencial (E p )  É aquela armazenada em um corpo ou objeto quando submetido a certas condições. Sua intensidade varia conforme a massa (m) do corpo e sua posição ou altura (h) em relação a um nível de referência. Um martelo quando é utilizado para fixar um prego, ao ser suspenso no ar, tomando a cabeça do prego como nível de referência, adquire energia potencial relacionada à gravidade. Uma flecha posicionada num arco distendido, tomando o arco na posição inicial como nível de referência, adquire energia potencial relacionada à elasticidade.

6. Matéria x Energia Até aqui estivemos discutindo matéria e energia como se fossem duas espécies inteiramente diversas de realidade. Contudo, as duas estão, em geral, inseparavelmente relacionadas. Cada objeto contém algum tipo de energia, e a idéia de energia quase sempre não apresenta significado, se não puder ser descrita em termos da substância com que está associada. Por exemplo, a energia térmica não existe no vácuo perfeito, e a energia elétrica, na grande maioria dos casos, reside em partículas ou objetos. Em 1905, Einstein exprimiu a relação entre matéria e energia por meio da célebre fórmula: Na qual E representa unidades de energia (unidades de trabalho), m é a massa e C a velocidade da luz. Einstein desenvolveu esta fórmula a partir de considerações totalmente teóricas, e na época não havia meios de verificá-la em laboratório. Experiências recentes, todavia, mostraram que a fórmula é correta.

7. Matéria x Energia A fórmula de Einstein estabelece que há uma proporcionalidade entre massa e energia, isto é, quando uma cresce a outra também aumenta, e quando uma diminui a outra decresce. A fórmula pode ser interpretada como significando que determinada quantidade de massa é equivalente a certa energia. Esta inter-relação faz com que o clássico conceito de matéria – tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço – seja incompleto. Hoje, é mais correto dizer-se que: MATÉRIA É A ENERGIA CONDENSADA.

8. PROPRIEDADES DA MATÉRIA São características que auxiliam a identificação das diversas espécies de matéria, cujas propriedades são divididas em: gerais, funcionais e específicas. Propriedades Gerais - São as que pertencem a todo tipo de matéria. As principais propriedades gerais são: Massa : Medida da quantidade de matéria. Extensão : Lugar que a matéria ocupa em determinado espaço. Impenetrabilidade : Dois corpos não ocupam o mesmo lugar no espaço num mesmo instante. Divisibilidade : Toda matéria pode ser dividida em porções menores sem alterar a sua constituição. Compressibilidade : A partir da ação de uma força, a matéria pode ter sua forma reduzida.

9. PROPRIEDADES DA MATÉRIA Propriedades Funcionais - São propriedades comuns a determinados grupos de substâncias que apresentam as mesmas propriedades. Ex: ácidos, bases, sais e óxidos. Propriedades Específicas - São propriedades individuais de cada tipo de substâncias e podem ser: • Químicas : São aquelas responsáveis pelos tipos de transformações que ocorrem na estrutura íntima da substância. • Físicas : São propriedades relacionadas aos fenômenos físicos, ou seja, estão ligadas as transformações que não alteram a constituição da matéria, por mais diversas que sejam. • Organolépticas : São propriedades que dependem dos nossos sentidos: visão, paladar, olfato, tato e audição.

10. OBSERVAÇÃO Propriedades Físicas São certos valores encontrados experimentalmente no comportamento de cada material quando submetido a determinadas condições de temperatura e pressão, como, por exemplo, a densidade, os pontos de fusão e de ebulição e a solubilidade. A densidade ou massa específica (d) é a relação entre a massa (m) de um material e o volume (V) que essa massa ocupa. Os pontos de fusão e de ebulição são as temperaturas em que os materiais mudam de fase de agregação (o que varia com a pressão local). A solubilidade é a capacidade que um material (soluto) possui de se espalhar uniformemente (se dissolver) num outro material (solvente).

11. OBSERVAÇÃO Ocorre que a solubilidade também depende da temperatura e da pressão e pode ser: Endotérmica : favorecida pelo aumento de temperatura (à pressão constante). Exotérmica : favorecida pela diminuição de temperatura (à pressão constante).

12. Como você acha que cai no VESTIBULAR? (Fesp-UPE) - Um minério sólido de massa 200,0g, constituído pelas substâncias “A” e “B”, tem densidade 8,0g/mL. A massa de “A", no referido minério, é aproximadamente: Dados: Densidades de A e B são, respectivamente, 16,0g/mL e 4,0g/mL a) 133,3g. d) 12,58g. b) 125,8g. e) 118,3g. c) 7,5x10 -3 g.

13. Como você acha que cai no VESTIBULAR? (UFPE – 2ª FASE) - Uma solução saturada de NH 4 Cl foi preparada a 80  C utilizando-se 200g de água.Posteriormente, esta solução sofre um resfriamento sob agitação até atingir 40  C. Determine a massa de sal depositada neste processo. A solubilidade do NH 4 Cl varia com a temperatura conforme mostrado no gráfico abaixo :

14. As diversas propriedades da matéria podem ser classificadas em duas categorias: as extensivas e as intensivas . Propriedades extensivas – são aquelas cujos valores medidos dependem do tamanho ou da extensão da amostra. Massa e volume são exemplos de propriedades extensivas. Propriedades intensivas – não dependem do tamanho da amostra (densidade por exemplo).

16. SISTEMAS B) A uniformidade • Homogêneos : são os sistemas que apresentam características uniformes (densidade, ponto de ebulição, ponto de fusão etc.) em toda sua extensão. Ex.: açúcar dissolvido num copo com água. Obs.: Todo sistema homogêneo é unifásico ou monofásico. • Heterogêneos : são os sistemas que não apresentam as mesmas características em toda a sua extensão. São sempre sistemas polifásicos (possuem mais de uma fase) e apresentam superfície de separação. Ex.: óleo de cozinha flutuando sobre a água.

17. ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA A matéria pode se apresentar nos estados sólido, líquido e gasoso, designados como estados físicos da matéria, que se caracterizam pelas seguintes propriedades fundamentais. • Sólido : Forma e volume determinados. Elevada rigidez e resistência à deformação. • Líquido : Volume determinado e forma indefinida. Toma a forma do recipiente que o conte,. Pouco compreensível e de pequena expansibilidade. • Gasoso : Forma e volume do recipiente que o contém. Muito compreensível e de grande expansibilidade.

18. ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA A fase sólida é aquela em que as partículas que formam a matéria estão mais organizadas (têm forma e volume próprios) e possuem a menor energia mecânica total (com mais energia potencial do que cinética). A fase liquida é aquela em que a matéria possui forma variável e volume próprio. Por exemplo, 1 litro de água (volume) é sempre 1 litro de água nas mesmas condições de pressão e temperatura, mas a forma que esse volume de água irá adquirir depende da forma do recipiente em que for colocado. A fase gasosa é aquela em que as partículas da matéria possuem forma e volume variáveis, adaptando-se ao formato de qualquer recipiente em que forem colocadas e ocupando todo o seu volume, seja ele de 1 litro, seja de 10 litros, seja de 50 litros.

20. OBSERVAÇÕES

22. RESUMO

27. MUDANÇAS NO ESTADO FÍSICO

30. FENÔMENOS VESTIBULARES ( ) – Aquecer uma panela de alumínio ( ) – Acender um fósforo ( ) – Ferver água ( ) – Queimar açúcar para fazer caramelo ( ) – Fazer gelo ( ) - Sublimação do gelo seco ( ) – Evaporação da água ( ) – Emissão de luz por uma lâmpada incandescente ( ) – Dissolução do açúcar em água ( ) – Respiração ( ) – Emissão de luz por um vaga-lume ( ) – Crescimento da massa do pão ( ) – produção do iogurte a partir do leite ( ) – Fabricação de vinho a partir do vinho ( ) – explosão de uma panela de pressão

31. SUBSTÂNCIA PURA Podemos definir substância pura como sendo aquela formada por um único material e que apresenta composições químicas constantes e físicas bem definidas . As principais propriedades físicas para o reconhecimento de uma substância pura são: densidade, ponto de fusão, ponto de ebulição, calor específico. Exemplo: Água Pura Fórmula Molecular: H 2 O Composição em peso: 11,1% de H e 88,9% de O P.F. = 0°C (1 ATM) P.E. = 100°C (1 ATM) Calor específico: 1 cal/g . °C Densidade = 1 g/mL (4 °C)

33. GRÁFICO Ao analisar graficamente uma substância pura, verificamos que as mudanças de estados físicos ocorrem sempre à temperatura constante. Isso pode ser comprovado no gráfico de aquecimento de uma substância pura mostrado abaixo: Calor sensível  Provoca variação de T do sistema  Q = m x c x  Calor sensível Calor latente Calor latente  Não provoca variação de T no sistema. Há mudança de estado físico.

34. ALOTROPIA Alotropia é quando um mesmo elemento químico forma duas ou mais substâncias simples, denominadas variedades alotrópicas do elemento. As variedades alotrópicas podem ser diferenciadas tanto na atomicidade como no retículo cristalino. 1. Quanto à atomicidade Oxigênio Existem duas variedades alotrópicas do oxigênio, isto é, oxigênio pode formar duas substâncias simples diferentes: o oxigênio comum e o ozônio. As duas substâncias são formadas pelo mesmo elemento (oxigênio): só que, no gás oxigênio, os átomos combinam-se dois a dois, e já no gás ozônio, ligam-se três a três. O gás oxigênio é mais estável do que o ozônio. OXIGÊNIO O 2 – (Gás Oxigênio)  Forma Estável O 3 – (Gás Ozônio)  Forma Metaestável

35. ALOTROPIA - OBSERVAÇÕES Devemos considerar que a tendência natural da substância é passar da forma metaestável para a forma estável. 2 O 3  3 O 2 Gás Ozônio  Gás Oxigênio Maior Conteúdo ENERGÉTICO Menor Conteúdo ENERGÉTICO

36. ALOTROPIA Fósforo As duas principais variedades alotrópicas do fósforo são: o fósforo branco e o fósforo vermelho. O fósforo branco é um cristal molecular formado por quatro átomos de fósforo, e o fósforo vermelho é formado por uma grande cadeia de fósforo branco, por isso tem grandeza molecular indeterminada. FÓSFORO (P 4 ) n – (Fósforo Vermelho)  Forma Estável P 4 – (Fósforo Branco)  Forma Metaestável Existem outras formas alotrópicas do fósforo, como: o fósforo violeta, negro, escarlate.

37. ALOTROPIA 1. Quanto ao Retículo Cristalino Carbono Existem 3 formas alotrópicas do carbono: Carbono Grafita, Carbono Diamante e Carbono Buck Ball. Elas são formadas por ligações covalentes de vários átomos de carbono, sendo todas representadas pela fórmula C. As diferenças entre as formas alotrópicas do carbono estão na disposição espacial dos átomos de carbono. CARBONO C n – (Grafita)  Forma Estável C n – (Diamante)  Forma Metaestável Em 1984, o cientista Richard Smalley descobriu outros alótropos do elemento carbono e chamou-se de buckball e futebolenos.

38. ALOTROPIA - OBSERVAÇÕES 1. No diamante, o carbono sofre hibridização do tipo sp 3 (4 ligações do tipo  ). Cada átomo de carbono é rodeado tetraedricamente por outros quatro átomos de carbono. O diamante é o material de maior dureza na escala de Mohs. Possui densidade igual a 3,51 g/cm 3 a 20 °C, ponto de fusão > 3500°C e ponto de ebulição igual a 4 200 °C. 2. Na grafita, os átomos de carbono sofrem hibridização sp 2 (3 ligações  e 1 ligação  ), de modo que cada átomo encontra-se ligado a 3 outros átomos de carbono, formando placas de hexágonos que são mantidas juntas por forças de van der Waals. 3. Como essas placas de hexágonos possuem certa mobilidade - umas em relação às outras -, a grafita apresenta-se como um sólido macio (de baixa dureza) utilizado inclusive como lubrificante. Apresenta densidade igual a 2,26 g/cm 3 a 20 °C, ponto de fusão maior que 3 500 °C e ponto de ebulição igual a 4 200 °C.

39. ALOTROPIA - OBSERVAÇÕES 4. Existe ainda uma forma alotrópica denominada buckminsterfullerene vaporização do carbono grafita em atmosfera de obtida em laboratório pela gás hélio (atmosfera inerte). Nessa substância, os átomos de carbono sofrem hibridização sp 2 e encontram-se ligados a 3 outros átomos de carbono num arranjo geodésico semelhante ao de uma bola de futebol. A forma mais comum dessa nova substância contém 60 átomos de carbono, C 60 , dispostos no espaço de modo a formar uma “gaiola” esférica, com 60 vértices e 32 faces constituídas por 12 pentágonos e 20 hexágonos. Nesse caso, em cada vértice do arranjo geodésico encontra-se um átomo de carbono. As moléculas de C 60 podem se agregar de forma amorfa (sem arranjo definido) ou na forma de um cristal de face cúbica centrada. Nos dois casos a interação entre as moléculas é fraca, do tipo van der Waals. As moléculas de buckminsterfullerene também podem conter 70 ou 120 átomos de carbono. As propriedades dessa substância ainda estão sendo determinadas, mas os grandes centros de pesquisa vislumbram inúmeras possibilidades de aplicação no futuro.

40. ALOTROPIA ENXOFRE S α – (Enxofre Rômbico)  Forma Estável S β – (Enxofre Monoclínico)  Forma Estável Enxofre

41. ALOTROPIA ENXOFRE S α – (Enxofre Rômbico)  Forma Estável S β – (Enxofre Monoclínico)  Forma Estável Enxofre

42. MISTURAS Mistura é todo material constituído pela reunião de duas ou mais substâncias puras, mas, ao contrário destas, apresenta composição química e propriedades físicas variáveis . As misturas podem ser classificadas em dois tipos: misturas heterogêneas e misturas homogêneas.

46. MISTURAS - OBSERVAÇÕES  O granito apresenta três fases: quartzo, feldspato e mica.  Colóide

47. GRÁFICO