Estados de agregação da matéria
Os estados de agregação da matéria são seis estados conhecidos até agora :
Sólido, liquido, gasoso, plasma, Bósein e Bósein – Einstein.
Desses 6 estados, estudaremos apenas 3 primeiros que são os mais conhecidos por todos e os mais comuns.
· Sólido: o sistema apresentam forma e volume constantes, as partículas estão muito próximas e fortemente atraídas umas às outras.
· Liquido: apresenta volume constante, porém sem forma definida. As partículas estão mais afastadas umas das outras, rolando como pequeninas esferas umas sobre as outras e a força de atração não é tão intensa.
· Gasoso: o volume e a forma desse sistema não são constantes. A distância entre as partículas é muito maior que seu tamanho e praticamente não existe atração entre elas.
Mudanças de Estado Físico
· Fusão: passagem do estado sólido para o estado líquido. Ex.: gelo derretendo.
· Vaporização: passagem do estado líquido para o estado gasoso. Existem três tipos de vaporização: evaporação, ebulição e calefação.
1. Evaporação: vaporização espontânea, através da superfície livre do líquido. A evaporação ocorre em qualquer temperatura. Ex.: Roupa secando no varal.
2. Ebulição: vaporização provocada por aquecimento, com formação de bolhas de vapor no interior do líquido. Ex.: água fervendo.
3. Calefação: vaporização extremamente rápida, provocada pelo contato entre um líquido e uma superfície muito aquecida. Ex.: borrifar água sobre uma chapa quente.
· Condensação: passagem espontânea do estado gasoso para o estado líquido. Ex.: orvalho.
· Liquefação: passagem forçada, por compressão e rebaixamento da temperatura para o estado líquido. Ex.: Nitrogênio líquido.
· Solidificação: passagem do estado liquido para o estado sólido. Ex.: formação de gelo.
· Sublimação: passagem direta de uma substância do estado solido para estado gasoso e vice-versa, espontaneamente ou por aquecimento. Ex.: Gelo seco (feito a partir de gás CO2), naftalina.
Fenômeno
É qualquer transformação que ocorre num sistema, podendo ser químico ou físico.
Fenômeno Quimico: é aquele que altera a natureza dos tipos de matéria que formam um sistema e tem caráter irreversível.
Ex.: formação de ferrugem, combustão (queima) do álcool e do papel.
Fenômeno Físico: é aquele que não altera a natureza dos tipos de matéria que formam um sistema e tem caráter reversível.
Ex.: Fundir ferro, evaporar álcool, rasgar papel. Dentre os fenômenosfísicos, temos todas as mudanças de estados físicos.
Propriedades da Matéria
Propriedades Gerais: são comuns a todo tipo de matéria e não permitem diferenciar uma da outra. Ex.: massa, inércia, peso, extensão, impenetrabilidade, compressibilidade, elasticidade e divisibilidade.
Propriedades específicas: são próprias para cada tipo de matéria e permitem diferenciar umas das outras. Podemos classificá-las em propriedades organolépticas, propriedades físicas e propriedades químicas.
· Propriedades organolépticas: são verificadas pelos órgãos dos sentidos. Ex.: estado físico, sabor, cor, odor, brilho.
· Propriedades químicas: são propriedades que se referem à tendência que uma substância apresenta de se transformar em outra em determinadas condições. Ex.: Transformação do ferro em ferrugem, quando exposto a um meio que apresenta oxigênio e água; queima do carvão com formação de gás carbônico (CO2), quando submetido a uma energia térmica inicial e em local seco e arejado.
· Propriedades físicas: são propriedades que se referem às mudanças em que as substâncias mantêm as suas identidades, ou seja, não há formação de novas substâncias. Ex.: densidade, ponto de fusão ( P.F.), ponto de ebulição ( P.E.), flexibilidade, dureza, condutibilidade, magnetismo, maleabilidade, ductibilidade.
Densidade
É a massa contida na unidade de volume da substância. Calcula-se a densidade por meio da expressão (fórmula) seguinte:
onde : d = densidade
m = massa
V = volume
A unidade normalmente utilizada para expressar a densidade é g/cm3, mas outras unidades como g/ml, kg/cm3 e mg/ml, podem ser usadas.
Ex.:
Um bloco de isopor e um de chumbo tem volume de 500 cm3 cada um. Se a massa do bloco de isopor é de 10 g. e a do bloco de chumbo é de 5700 g., calcule a densidade desses materiais.
d isopor = 10/500 = 0,02 g/cm3.
d chumbo = 5700/500 = 11,4g/cm3.
Temperatura de Fusão ou ponto de fusão ( P.F.)
É a temperatura em que sob pressão constante a substância no estado sólido passa para o estado líquido.
Temperatura de Ebulição ou ponto de ebulição ( P.E.)
É a temperatura em que, sob pressão constante a substância no estado líquido passa para o estado gasoso.
Composição da Matéria
Átomo – Toda matéria é constituída por minúsculas partículas denominadas átomos. O átomo, por sua vez, é formado por três tipos fundamentais de partículas : os prótons, os nêutrons e os elétrons. O que difere um átomo do outro é o seu número de prótons que é denominado número atômico (Z).
Elemento químico – é o conjunto de todos os átomos com o mesmo número de prótons. O elemento químico é representado por um símbolo (letra maiúscula) que corresponde à primeira letra do seu nome em latim ou em grego. No caso de dois ou mais elementos químicos apresentarem as mesmas letras iniciais iguais, uma segunda letra, agora minúscula, será acrescentada ao símbolo para diferenciação.
Ex.: Carbono – C, Cálcio – Ca, Cloro – Cl .
Molécula – é uma partícula formada por átomos, iguais ou diferentes, unidos. As moléculas são representadas por fórmulas que indicam quais são esses elementos formadores dessa molécula, assim como também o numero de átomos de cada elemento que participam na formação da mesma.
Ex.: a molécula de água é representada pela fórmula H2O, esta representação indica que a molécula de água é formada pela união de dois átomos de Hidrogênio e um átomo de Oxigênio.
Classificação quanto à sua Composição
Substância Pura : é formada por átomos, moléculas ou aglomerados iônicos, apresenta composição constante e propriedades físicas e químicas características e bem definidas.
Ex.: A substância pura água (H2O), apresenta as seguintes características:
· Ponto de fusão (à pressão de 1 atm) = 0°C
· Ponto de ebulição (à pressão de 1 atm) = 100°C
· Densidade (à pressão de 1 atm e temperatura constante de + 4°C) = 1 g/cm3
· Pouca reatividade
· Incolor (sem cor e transparente)
· Inodora ( sem odor, sem cheiro)
· Inspída (sem gosto)
· Não entra em combustão (não pega fogo)
Tipos de substâncias
Simples: formadas por átomos de um só elemento químico. Ex.: H2, Ag, Al, O2, F2.
Compostas: formadas por átomos de dois ou mais elementos químicos. Ex.: NaCl (Cloreto de Sódio – sal de cozinha), CO (monóxido de carbono).
Alotropia
Ocorre quando um mesmo elemento quimico forma duas ou mais substâncias químicas simples diferentes. Essas substâncias simples são denominadas alótropos ou formas alotrópicas e diferem pela proporção dos átomos ou pela sua disposição na substância sólida.
Alguns exemplos de alótropos: A partir do Carbono temos:
Diferem pela disposição dos átomos ( estrutura cristalina)
Ø Substância Grafite – Fórmula Cn – Propriedades - Material sólido escuro, mole, condutor de calor e eletricidade. Usado como lubrificante e para fabricação das minas dos lápis e lapiseiras.
Ø Substância Diamante – Fórmula Cn – Propriedades – Matrial Sólido incolor, muito duro(grau 10), de brilho muito intenso. Usado para cortar vidros e em perfuração de rochas (nas coroas das brocas). É usada também para confecção de jóias finas e caríssimas pois se trata de uma gema preciosa.
Diferem pela proporção de átomos (atomicidade)
Ø Elemento químico – Fósforo – Nome da substância – Fósforo branco – Fórmula: P4 Propriedades – Substância sólida, de cor branca, tem muita fosforescência(emite luz própria), é muito venenoso.
Ø Elemento químico – Fósforo – Nome da substância – Fósforo vermelho – Fórmula: Pn Propriedades – Substância sólida, de cor vermelha – não é fosforescente, não é venenoso, é comumente usada na lateral (lixa) das caixas de fósforos.
Misturas de Substâncias
Mistura é um sistema formado por duas ou mais substâncias, apresenta composição variável e propriedades físico-químicas que variam em função da composição.
Tipos de misturas
· Misturas homogêneas: são aquelas que se apresentam como um todo uniforme, mesmo quando observadas através do microscópio, são denominadas sistemas monofásicos ( uma fase única). Ex.: Sal dissolvido na água, mistura de água com álcool, ouro de 18 quilates.
· Misturas heterogêneas: são aquelas que apresentam duas ou mais fases. Podem ser identificadas a olho nu, sem o auxílio de microscópio. Ex.: água e óleo, sangue.
Denominamos de componente a cada uma das substâncias que formam a mistura e fase cada porção homogênea dessa mistura.
Exempos:
- água + sal + álcool + óleo – mistura heterogênea formada com 4 componentes e 2 fases.
- Gás Oxigênio + gás Nitrogênio + gás Carbônico – mistura homogênea composta por 3 componentes e 1 fase.
- água + gelo + álcool + areia – mistura heterogênea composta por 3 componentes e 3 fases.
Curvas de Aquecimento
A análise da curva de aquecimento de uma certa amostra, indica se a amostra é uma substância pura ou uma mistura.
Substância Pura – Água – 1 atm
A substância pura apresenta temperatura constante na mudança de estado físico.
Mistura – água + sal (1 atm)
A mistura apresenta temperatura variável na mudança de estado físico.
Separação de misturas
· Misturas Heterogêneas : apresentam mais de uma fase.
Sólido – Sólido
1. Catação: usando a mão ou uma pinça., separam-se os componentes sólidos. Ex.: Escolher feijão.
2. Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de vento (ar). Ex.: separar as casca de arroz por um jato de ar.
3. Levigação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de água (jato de água). Ex.: separar ouro de areias auríferas.
4. Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã. Ex.: separar minérios ferrosos (de ferro) de suas impurezas.
5. Peneiração ou peneiramento: consiste em fazer passar a mistura por uma tela com malhas de tamanho adequado ao que se quer separar. Ex.: separar areia grossa de areia fina.
Sólido – Liquido
1. Filtração: a fase sólida é separada com o auxílio de material filtrante (poroso). Ex.: Uso de papel de filtro para preparar ( coar = filtrar) café.
2. Decantação: a fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do frasco obedecendo à pressão da força da gravidade - g (que é de 9,8 m/s2). Ex.: separar barro da água barrenta.
3. Centrifugação: é uma maneira de acelerar o processo de decantação, utilizando-se de uma aparelho denominado centrífuga, aumentando desta forma a força da gravidade em vários g(1 g = 9,8m/s2).
Liquido – Líquido
Decantação: separam-se líquidos imiscíveis (que não se misturam) com densidades diferentes. O líquido mais denso acumula-se na parte inferior do sistema. Ex.: separar água e óleo.
· Misturas Homogêneas: apresentam apenas uma fase.
Sólido - líquido
1. Evaporação: a mistura é deixada em repouso ou é aquecida até que o líquido (componente mais volátil) sofra evaporação. Este processo apresenta um inconveniente que é a perda do componente líquido. Ex.: separar água e sal.
2. Destilação simples: a mistura é aquecida em uma aparelhagem apropriada de tal forma que o componente líquido que inicialmente evapora seja recolhido em outro frasco ao sofrer uma condensação tornando-se líquido novamente. Ex.: separar água e sal, separar água e álcool.
Referências:
Líquido – Líquido
1. Destilação fracionanda: esse processo permite separar dois ou mais líquidos, desde que possuam temperaturas de ebulição (P.E.) diferentes. Os líquidos são separados na medida em que cada um tenha o seu ponto de ebulição é atingido. Ex.: separar água e álcool (PE do álcool = 74°C, o PE da água a 1 atm = 100°C).
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