Tópico 1 - Estados da Matéria




                  INFORMAÇÃO PRELIMINAR



Na próxima aula, você vai aprender os conceitos de matéria,
propriedades e transformações. Eles são essenciais para definir a
Química como ciência.
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                 Propriedades gerais da matéria



                                                            Metas da aula

        Caracterizar elementos, substâncias simples e compostas e
                                                                   misturas.

                             Descrever os estados físicos da matéria.

                    Descrever as unidades fundamentais do Sistema

           Internacional e aplicá-las na determinação de propriedades

                                              fundamentais da matéria.



Objetivos

Esperamos que, ao final desta aula, você

seja capaz de:

• Caracterizar substâncias simples,

compostas e misturas.

• Identificar elementos comuns na tabela

periódica.

• Avaliar propriedades e transformações,

distinguindo se são de natureza física ou

química.

• Determinar unidades de grandezas
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físicas com base nas unidades

fundamentais do Sistema Internacional

de Unidades (SI).




1. A perspectiva molecular da química


       • A matéria é o material físico do universo, é tudo que tem
         massa e ocupa espaço.
       • A matéria é constituída de relativamente poucos elementos.
       • No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e
         moléculas.
       • Os átomos se combinam para formar moléculas.
       • As moléculas podem consistir do mesmo tipo de átomos ou de
         diferentes tipos de átomos.


1.1 Classificação da matéria


1.1.1 Estados da matéria


       • A matéria existe em três estados físicos: sólido, líquido ou
         gás.
       • Essas três formas de matéria são chamadas de estados da
         matéria.
       • Os gases não têm forma nem volume definidos e podem ser
         comprimidos para formarem líquidos.
       • Os líquidos não têm forma, mas têm volume.

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       • Os sólidos são rígidos e têm forma e volume definidos.


1.1.2 Substâncias puras e misturas


       • Os átomos consistem de apenas um tipo de elemento.
       • As moléculas podem ter apenas um tipo de átomo (um
         elemento) ou de diferentes tipos de átomos (um composto).
       • Uma substância pura é a matéria que tem propriedades
         distintas e uma composição que não varia de amostra para
         amostra.
       • Existem dois tipos de substâncias puras: elementos e
         compostos.
       • Os elementos não podem ser decompostos em substâncias
         mais simples.
       • Se mais de um átomo, elemento ou composto são
         encontrados juntos, então a substância é uma mistura.
       • Portanto, misturas são combinações de duas ou mais
         substâncias nas quais cada uma mantém sua própria
         identidade química.
       • Se a matéria não é totalmente uniforme, então ela é uma
         mistura heterogênea.
       • Se a matéria é totalmente uniforme, ela é homogênea,
         também chamada de solução.
       • Se a matéria homogênea pode ser separada por meios
         físicos, então ela é uma mistura.
       • Se a matéria homogênea não pode ser separada por meios
         físicos, então ela é uma substância pura.
       • Se uma substância pura pode ser decomposta em algo mais,
         então ela é um composto.
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1.1.3 Elementos


       • Se uma substância pura não pode ser decomposta em algo
         mais, então ela é um elemento.
       • Existem 114 elementos conhecidos.
       • A cada elemento é dado um único símbolo químico (com uma
         ou duas letras).
       • Os elementos são à base de constituição da matéria.
       • A crosta terrestre consiste de 5 elementos principais. São
         eles: oxigênio, silício, alumínio, ferro e cálcio.
       • O corpo humano consiste basicamente de 3 elementos
         principais: oxigênio, carbono e hidrogênio
       • Os símbolos químicos com uma letra têm aquela letra
         maiúscula (por exemplo, H, B, C, N, etc.)
       • Os símbolos químicos com duas letras têm apenas a primeira
         letra maiúscula (por exemplo, He, Be).


1.1.4 Compostos


       • A maioria dos elementos se interage para formar compostos.
       • As proporções de elementos em compostos são as mesmas,
         independentemente de como o composto foi formado.
       • Lei da Composição Constante (ou Lei das Proporções
         Definitivas):
            – A composição de um composto puro é sempre a
               mesma.




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           – Exemplo: Quando a água é decomposta, sempre haverá
              duas vezes mais gás hidrogênio formado do que gás
              oxigênio.




1.2 Propriedades de Matéria


1.2.1 Mudanças físicas e químicas


       • Cada substância tem um conjunto único de propriedades
         físicas e químicas que podem ser usadas para identificá-la.
       • Quando uma substância sofre uma mudança física, sua
         aparência física muda.
           – Exemplo: O derretimento do gelo: um sólido é
              convertido em um líquido.
       • Durante uma mudança física, a matéria não muda sua
         composição.

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       • Quando uma substância muda sua composição, ela sofre uma
         alteração química.
            – Exemplo: Quando o hidrogênio puro e o oxigênio puro
               reagem completamente, eles formam água pura. No
               frasco contendo água não há sobra de oxigênio nem de
               hidrogênio.
       • As propriedades físicas intensivas não dependem da
         quantidade de substância presente.
            – Exemplos: densidade, temperatura e ponto de fusão.
       • As propriedades físicas extensivas dependem da quantidade
         de substância presente.
            – Exemplos: massa, volume e pressão.


1.2.2 Separação de misturas


       • As misturas podem ser separadas se suas propriedades
         físicas são diferentes.
       • Os sólidos podem ser separados dos líquidos através de
         filtração.
       • O sólido é coletado em papel de filtro, e a solução, chamada
         de filtrado, passa pelo papel de filtro e é coletada em um
         frasco.
       • As misturas homogêneas de líquidos podem ser separadas
         através de destilação.
       • A destilação necessita que os diferentes líquidos tenham
         pontos       de   ebulição   diferentes.     Basicamente,          cada
         componente da mistura é fervido e coletado.
       • A fração com ponto de ebulição mais baixo é coletada
         primeiro.
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       • A cromatografia pode ser utilizada para separar misturas que
         têm diferentes habilidades para aderirem a superfícies sólidas.
       • Quanto maior a atração do componente pela superfície
         (papel), mais lentamente ele se move.
       • Quanto maior a atração do componente pelo líquido, mais
         rapidamente ele se move.
       • A cromatografia pode ser utilizada para separar as diferentes
         cores de tinta de uma caneta.




                                   Exercícios


       1. Dê o símbolo químico dos seguintes elementos:
         a) alumínio    b) sódio c) bromo;
         d) cobre       e) silício f) nitrogênio
         g) magnésio           h) hélio


       2. Dê o nome aos elementos químicos representados pelos
         seguintes símbolos
         a) Mn         b) Pb       c) F
         d) Sn         e) As       f) Au
         g) Ag         h) Cr


       3. Uma substância branca e sólida A é fortemente aquecida em
         ausência de ar. Ela decompõe-se para formar uma nova
         substância branca B e um gás C. O gás tem as mesmas
         propriedades que o produto obtido quando carbono é
         queimado com excesso de oxigênio. Baseado nessas
         observações, podemos determinar se os sólidos A e B são
                                                                                   8	
  
	
  
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         elementos ou compostos? Justifique suas conclusões para
         cada substância.


       4. Classifique cada um dos seguintes itens como substância
         pura ou mistura; no caso de uma mistura, indique se é
         homogênea ou heterogênea:
         a) Arroz-doce         b) água do mar           c) magnésio            d)
         gasolina                e) ar                     f) suco de tomate
         g) cristais de iodo    h) areia


       5. Caracterize cada um dos seguintes itens como um processo
         físico ou químico:
         a) Corrosão do alumínio metálico           b) fusão do gelo           c)
         trituração da aspirina d) digestão de uma bala e) explosão da
         nitroglicerina.


       6. Sugira um método de separação em seus dois componentes
         para cada uma das seguintes misturas:
         a) Açúcar e areia      b) ferro e enxofre.




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                       Referências bibliográficas


1) Brown, L. T.; Lemay Jr., H. E.; Bursten, B. E.; Burdge, J. R.
       Química a Ciência Central. 9ª ed. São Paulo: Pearson Prentice
       Hall, 2005.
2) Russel, J. B. Química Geral v. 1 e v. 2, 2ª ed. São Paulo: Makron
       Books, 1994.
3) Brown, L. S.; Holme, T. A. Química Geral Aplicada à Engenharia,
       1ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2009.
4) Jones, L.; Atkins, P. Princípios de Química – questionando a vida
       moderna e o meio ambiente. 3ª ed. Artmed Bookman, 2006.




                                                                            10	
  
	
  

Tópico 1 Estados da matéria

  • 1.
    Tópico 1 -Estados da Matéria INFORMAÇÃO PRELIMINAR Na próxima aula, você vai aprender os conceitos de matéria, propriedades e transformações. Eles são essenciais para definir a Química como ciência.
  • 2.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     Propriedades gerais da matéria Metas da aula Caracterizar elementos, substâncias simples e compostas e misturas. Descrever os estados físicos da matéria. Descrever as unidades fundamentais do Sistema Internacional e aplicá-las na determinação de propriedades fundamentais da matéria. Objetivos Esperamos que, ao final desta aula, você seja capaz de: • Caracterizar substâncias simples, compostas e misturas. • Identificar elementos comuns na tabela periódica. • Avaliar propriedades e transformações, distinguindo se são de natureza física ou química. • Determinar unidades de grandezas 2    
  • 3.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     físicas com base nas unidades fundamentais do Sistema Internacional de Unidades (SI). 1. A perspectiva molecular da química • A matéria é o material físico do universo, é tudo que tem massa e ocupa espaço. • A matéria é constituída de relativamente poucos elementos. • No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e moléculas. • Os átomos se combinam para formar moléculas. • As moléculas podem consistir do mesmo tipo de átomos ou de diferentes tipos de átomos. 1.1 Classificação da matéria 1.1.1 Estados da matéria • A matéria existe em três estados físicos: sólido, líquido ou gás. • Essas três formas de matéria são chamadas de estados da matéria. • Os gases não têm forma nem volume definidos e podem ser comprimidos para formarem líquidos. • Os líquidos não têm forma, mas têm volume. 3    
  • 4.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     • Os sólidos são rígidos e têm forma e volume definidos. 1.1.2 Substâncias puras e misturas • Os átomos consistem de apenas um tipo de elemento. • As moléculas podem ter apenas um tipo de átomo (um elemento) ou de diferentes tipos de átomos (um composto). • Uma substância pura é a matéria que tem propriedades distintas e uma composição que não varia de amostra para amostra. • Existem dois tipos de substâncias puras: elementos e compostos. • Os elementos não podem ser decompostos em substâncias mais simples. • Se mais de um átomo, elemento ou composto são encontrados juntos, então a substância é uma mistura. • Portanto, misturas são combinações de duas ou mais substâncias nas quais cada uma mantém sua própria identidade química. • Se a matéria não é totalmente uniforme, então ela é uma mistura heterogênea. • Se a matéria é totalmente uniforme, ela é homogênea, também chamada de solução. • Se a matéria homogênea pode ser separada por meios físicos, então ela é uma mistura. • Se a matéria homogênea não pode ser separada por meios físicos, então ela é uma substância pura. • Se uma substância pura pode ser decomposta em algo mais, então ela é um composto. 4    
  • 5.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     1.1.3 Elementos • Se uma substância pura não pode ser decomposta em algo mais, então ela é um elemento. • Existem 114 elementos conhecidos. • A cada elemento é dado um único símbolo químico (com uma ou duas letras). • Os elementos são à base de constituição da matéria. • A crosta terrestre consiste de 5 elementos principais. São eles: oxigênio, silício, alumínio, ferro e cálcio. • O corpo humano consiste basicamente de 3 elementos principais: oxigênio, carbono e hidrogênio • Os símbolos químicos com uma letra têm aquela letra maiúscula (por exemplo, H, B, C, N, etc.) • Os símbolos químicos com duas letras têm apenas a primeira letra maiúscula (por exemplo, He, Be). 1.1.4 Compostos • A maioria dos elementos se interage para formar compostos. • As proporções de elementos em compostos são as mesmas, independentemente de como o composto foi formado. • Lei da Composição Constante (ou Lei das Proporções Definitivas): – A composição de um composto puro é sempre a mesma. 5    
  • 6.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     – Exemplo: Quando a água é decomposta, sempre haverá duas vezes mais gás hidrogênio formado do que gás oxigênio. 1.2 Propriedades de Matéria 1.2.1 Mudanças físicas e químicas • Cada substância tem um conjunto único de propriedades físicas e químicas que podem ser usadas para identificá-la. • Quando uma substância sofre uma mudança física, sua aparência física muda. – Exemplo: O derretimento do gelo: um sólido é convertido em um líquido. • Durante uma mudança física, a matéria não muda sua composição. 6    
  • 7.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     • Quando uma substância muda sua composição, ela sofre uma alteração química. – Exemplo: Quando o hidrogênio puro e o oxigênio puro reagem completamente, eles formam água pura. No frasco contendo água não há sobra de oxigênio nem de hidrogênio. • As propriedades físicas intensivas não dependem da quantidade de substância presente. – Exemplos: densidade, temperatura e ponto de fusão. • As propriedades físicas extensivas dependem da quantidade de substância presente. – Exemplos: massa, volume e pressão. 1.2.2 Separação de misturas • As misturas podem ser separadas se suas propriedades físicas são diferentes. • Os sólidos podem ser separados dos líquidos através de filtração. • O sólido é coletado em papel de filtro, e a solução, chamada de filtrado, passa pelo papel de filtro e é coletada em um frasco. • As misturas homogêneas de líquidos podem ser separadas através de destilação. • A destilação necessita que os diferentes líquidos tenham pontos de ebulição diferentes. Basicamente, cada componente da mistura é fervido e coletado. • A fração com ponto de ebulição mais baixo é coletada primeiro. 7    
  • 8.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     • A cromatografia pode ser utilizada para separar misturas que têm diferentes habilidades para aderirem a superfícies sólidas. • Quanto maior a atração do componente pela superfície (papel), mais lentamente ele se move. • Quanto maior a atração do componente pelo líquido, mais rapidamente ele se move. • A cromatografia pode ser utilizada para separar as diferentes cores de tinta de uma caneta. Exercícios 1. Dê o símbolo químico dos seguintes elementos: a) alumínio b) sódio c) bromo; d) cobre e) silício f) nitrogênio g) magnésio h) hélio 2. Dê o nome aos elementos químicos representados pelos seguintes símbolos a) Mn b) Pb c) F d) Sn e) As f) Au g) Ag h) Cr 3. Uma substância branca e sólida A é fortemente aquecida em ausência de ar. Ela decompõe-se para formar uma nova substância branca B e um gás C. O gás tem as mesmas propriedades que o produto obtido quando carbono é queimado com excesso de oxigênio. Baseado nessas observações, podemos determinar se os sólidos A e B são 8    
  • 9.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     elementos ou compostos? Justifique suas conclusões para cada substância. 4. Classifique cada um dos seguintes itens como substância pura ou mistura; no caso de uma mistura, indique se é homogênea ou heterogênea: a) Arroz-doce b) água do mar c) magnésio d) gasolina e) ar f) suco de tomate g) cristais de iodo h) areia 5. Caracterize cada um dos seguintes itens como um processo físico ou químico: a) Corrosão do alumínio metálico b) fusão do gelo c) trituração da aspirina d) digestão de uma bala e) explosão da nitroglicerina. 6. Sugira um método de separação em seus dois componentes para cada uma das seguintes misturas: a) Açúcar e areia b) ferro e enxofre. 9    
  • 10.
    Universidade do Estadodo Amazonas – UEA Escola Superior de Tecnologia - EST – Química Geral     Referências bibliográficas 1) Brown, L. T.; Lemay Jr., H. E.; Bursten, B. E.; Burdge, J. R. Química a Ciência Central. 9ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. 2) Russel, J. B. Química Geral v. 1 e v. 2, 2ª ed. São Paulo: Makron Books, 1994. 3) Brown, L. S.; Holme, T. A. Química Geral Aplicada à Engenharia, 1ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2009. 4) Jones, L.; Atkins, P. Princípios de Química – questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3ª ed. Artmed Bookman, 2006. 10