sábado, 30 de maio de 2020

Química

Química

Matéria é tudo aquilo que ocupa lugar no espaço e possui massa. Porém, cada matéria pode apresentar uma ou mais características (propriedades da matéria) que são diferentes de outra matéria, como também pode apresentar características semelhantes.
Quando misturamos óleo na água, ambos no estado líquido, percebemos rapidamente que um não se dissolve no outro e posiciona-se de forma diferente no recipiente.
Mistura formada por água e óleo
Mistura formada por água e óleo
Essa simples mistura é suficiente para visualizarmos diversas propriedades da matéria, como a solubilidade (por não se dissolverem) e a densidade (por se posicionarem de forma diferente).

Mapa Mental: Matéria

Mapa Mental: Matéria

De uma forma geral, as propriedades da matéria estão divididas em dois grupos, as gerais e as específicas, todas exploradas a seguir:
Propriedades gerais da matéria
São as características que toda matéria apresenta, independentemente do seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso).
  • Inércia
Uma matéria sempre apresenta a tendência de manter o seu estado, seja de repouso, seja de movimento, a não ser que uma força externa influencie.
  • Massa
Fisicamente, massa é uma grandeza que indica a medida da inércia ou da resistência de um corpo de ter seu movimento acelerado. Porém, podemos, de uma forma geral, associar a massa à quantidade de partículas existentes em uma matéria.
  • Volume
É o espaço que uma matéria ocupa independentemente do seu estado físico.
  • Impenetrabilidade
Duas matérias não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Para enchermos uma garrafa com água, por exemplo, o ar tem que sair dela.
  • Compressibilidade
É a característica que a matéria apresenta de diminuir o espaço que estava ocupando quando submetida a uma força externa. Isso pode ser visto quando tampamos a ponta de uma seringa e empurramos o gás em seu interior com o êmbolo.
  • Elasticidade
É a característica que uma matéria tem de voltar à sua forma original quando uma força externa a estica ou comprime.
  • Divisibilidade
É a capacidade que a matéria possui de ser dividida inúmeras vezes sem deixar de ser o que ela é, isto é, não há modificação de sua composição química.
Propriedades específicas da matéria
São características próprias de cada matéria, ou seja, se uma matéria apresenta, não quer dizer que outra também apresentará a mesma característica.
a) Propriedades organolépticas
É a característica que a matéria apresenta de estimular pelo menos um dos cinco sentidos. Veja alguns exemplos:
  • Paladar: quando ingerimos cloreto de sódio, sentimos o sabor salgado;
  • Audição: o som produzido pelo bife sendo frito em uma panela;
  • Tato: quando passamos uma toalha no rosto e sentimos que ela é áspera;
  • Visão: luz percebida a partir da explosão de fogos de artifício;
  • Olfato: o aroma liberado quando descascamos uma mexerica.
b) Propriedades funcionais
É a característica que algumas substâncias apresentam de desempenhar um mesmo papel (função) ou promover uma mesma sensação. Veja alguns exemplos:
  • Ácidos
Toda substância classificada como ácida apresenta sabor azedo (quando ingerida) e é capaz de sofrer o fenômeno da ionização (produzir íons).

  • Bases
Toda substância classificada como básica promove a sensação de adstringência (sensação de secura e aperto na boca quando ingerida) e é capaz de sofrer o fenômeno da dissociação (liberar íons) em água.
  • Sais
Toda substância classificada como salina possui sabor salgado (quando ingerida) e é capaz de sofrer o fenômeno da dissociação (liberar íons) em água.
c) Propriedades químicas
É a característica que uma matéria apresenta de se transformar em outra, em um processo denominado de fenômeno químico. Muitas vezes um fenômeno químico só ocorre quando a matéria é submetida a determinadas condições (temperatura, catalisadores, eletrólise etc.).
Uma matéria só se transforma em outra quando apresentam uma caraterística química em comum, principalmente átomos de elementos químicos em comum. Se queremos produzir iogurte, é preciso utilizar leite, e não suco de uva, por exemplo.
Outro exemplo clássico de fenômeno químico é a formação da água. Nesse processo, submetemos os gases oxigênio (O2) e hidrogênio (H2) a altas pressões e temperaturas, sendo o resultado a produção de uma substância completamente diferente, a água.
Isso não é possível quando reagimos os gases cloro (Cl2) e hidrogênio (H2). Nesse caso, o resultado é a formação de ácido clorídrico (HCl).
d) Propriedades físicas
São características da matéria determinadas de forma experimental.
  • Solubilidade
É a característica que uma determinada matéria apresenta de dissolver outra. A água, por exemplo, tem a capacidade de dissolver o cloreto de sódio (sal de cozinha). Vale ressaltar que a quantidade de soluto, solvente e a temperatura são fatores que influenciam a solubilidade.
Um exemplo da influência da temperatura, quantidade de soluto e solvente está descrito na tabela a seguir:
Tabela que expressa a solubilidade da sacarose em água
Tabela que expressa a solubilidade da sacarose em água
Na tabela, podemos observar que, se tivermos 100 mL de água, a 10oC, dissolveremos 190,5 g de sacarose. Agora, se essa mesma quantidade de água estiver a 50 oC, a quantidade de sacarose que poderá ser dissolvida é de 260,4 g.
  • Densidade (d)
É a relação entre a massa (m) da matéria e o espaço (volume) que ela ocupa. Ela é calculada por meio da seguinte expressão:
d = m 
     V
  • Ponto de fusão (PF)
É a temperatura que indica quando uma matéria deixa de ser sólida e passa a ser totalmente líquida. O ferro, por exemplo, deixa de ser sólido e passa a ser líquido a 1535 oC.
  • Ponto de ebulição (PE)
É a temperatura que indica quando uma matéria deixa de ser líquida e passa a ser totalmente gasosa. O metal mercúrio, por exemplo, deixa de ser líquido e passa a ser gasoso a 356,9 oC.
  • Tenacidade
É a capacidade que uma matéria tem de resistir ao impacto com outra matéria. Quando uma pedra é arremessada no vidro, este se quebra, ou seja, a pedra é mais tenaz que o vidro.
  • Dureza
É a capacidade que uma matéria apresenta de riscar outra. Um exemplo é quando uma pedra arranha o vidro de uma janela, ou seja, a pedra é mais dura que o vidro.

Substâncias simples e compostas

Substâncias simples e compostas
Substâncias simples são formadas por apenas um elemento químico; já quando se tem dois ou mais elementos na composição, as substâncias são compostas.
O estudo das reações químicas de decomposição foram importantes no desenvolvimento da Química, pois permitiram classificar as substâncias.
Cientistas observaram que nem todas as substâncias poderiam ser decompostas e, por isso, utilizaram essa observação para determinar se as substâncias puras eram simples ou compostas.
Para eles, as substâncias compostas se dividiam dando origem a novas substâncias, enquanto que substâncias simples não sofriam decomposição.
Embora esse conceito hoje não seja mais aceito, as investigações realizadas nessa área foram importantes para o avanço da Ciência.
Substâncias simples
As substâncias simples são formadas por apenas um elemento químico, mas a maneira como os átomos se organizam para produzi-las pode variar da seguinte forma:
  • Há átomos que permanecem isolados.
  • Há átomos que se agrupam de modos distintos e podem formam diferentes substâncias.
Exemplo:
Átomo isoladoMais de um átomo
HeO2O3
O hélio que representa tanto o elemento químico quanto uma molécula de hélio.A junção de dois átomos de oxigênio forma o oxigênio molecular e a união de três átomos forma a molécula de ozônio.


Atomicidade

O número de átomos existentes em uma substância simples representa a sua atomicidade. Sendo assim, tem-se a seguinte classificação:
  • Moléculas monoatômicas: formadas por apenas um átomo.
  • Moléculas diatômicas: formadas por dois átomos.
  • Moléculas triatômicas: formadas por três átomos.

Exemplos de substâncias simples

substâncias simples

Substâncias compostas

As substâncias compostas também são chamadas de compostos químicos, que são formados em reações químicas por átomos ou íons de diferentes elementos.
Exemplo:
ÁtomosÍons
reto N com 2 parêntese esquerdo reto g parêntese direito subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 3 reto H com 2 parêntese esquerdo reto g parêntese direito subscrito fim do subscrito espaço arpão para a direita sobre arpão para a esquerda 2 NH com 3 parêntese esquerdo reto g parêntese direito subscrito fim do subscritoNa com parêntese esquerdo aq parêntese direito subscrito fim do subscrito com mais sobrescrito espaço mais espaço Cl com parêntese esquerdo aq parêntese direito subscrito fim do subscrito com menos sobrescrito espaço espaço arpão para a direita sobre arpão para a esquerda espaço NaCl com parêntese esquerdo reto s parêntese direito subscrito fim do subscrito
Duas substâncias simples (N2 e H2) reagem e formam uma substância composta (NH3).Um cátion (Na+) e um ânion (Cl-) reagem e formam uma substância composta (NaCl).

Assim como ocorre com as substâncias simples, os compostos químicos podem ser formados por átomos em proporções diferentes.
É o que ocorre com a água (H2O) e o peróxido de hidrogênio (H2O2). Ambos são formados apenas por hidrogênio e oxigênio, mas a quantidade de átomos nas substâncias são diferentes e, por isso, fazem com que esses compostos sejam distintos.

Exemplos de substâncias compostas

Substâncias compostas
Substâncias puras e misturas
Uma substância pura é formada por um único tipo de espécie química, ou seja, sua composição e propriedades são fixas. Uma mistura contém mais de um tipo de componente e, por isso, sua organização é variável.
Dessa forma, só podemos distinguir uma substância pura de uma mistura ao conhecermos sua composição.
Ao compararmos um copo com água e um copo com açúcar dissolvido, nossos olhos não percebem nenhuma diferença. Entretanto, se ingerirmos o conteúdo dos dois copos notaremos que um é a substância pura e o outro é constituído de uma mistura.

Substâncias puras

Uma substância pura é o conjunto de apenas uma espécie química, ou seja, ela não está misturada com outras.
Vamos utilizar a água como exemplo. A água (H2O) é reconhecida por suas características e as propriedades específicas desse material nos ajudam a identificá-lo. As principais propriedades da água são:
Densidade1,00 g/cm3
Ponto de fusão0 ºC
Ponto de ebulição100 ºC
Quando um material possui propriedades fixas e invariáveis em toda a sua extensão, dizemos que se trata de uma substância pura.
Ao colocarmos sal de cozinha, o cloreto de sódio (NaCl), dentro de um copo com água e mexermos ocorrerá uma mudança.
O resultado é um produto com densidade intermediária entre a da água e do sal. Isso ocorre porque a água deixou de ser uma substância pura e se tornou uma mistura.
Ao tentar congelar essa mistura, você perceberá que a temperatura de fusão será menor que 0 ºC e que também essa mistura não entrará em ebulição à 100 ºC, mais calor será necessário para evaporar esse produto.

Substâncias puras simples e compostas

As substâncias puras são classificadas como simples quando em sua composição há átomos de apenas um elemento químico.
exemplos de substâncias puras simples
O arranjo de átomos de dois ou mais elementos químicos formam as substâncias puras compostas.
exemplos de substâncias puras compostas

Misturas

Uma mistura corresponde a junção de duas ou mais substâncias puras, que são chamadas de componentes.
Ao contrário das substâncias puras, suas propriedades não são fixas, pois dependem da proporção dos componentes na mistura.
Veja como a densidade, uma propriedade física, varia conforme a quantidade de sal misturado com a água.
Porcentagem de sal na
massa total da mistura
Densidade da mistura (g/cm3)
a 20 °C
11,005
81,056
121,086
161,116
261,197

Sendo assim, a adição de água e sal, em qualquer proporção, possui densidade variável e, por isso, não podemos classificar a mistura nem como água nem como sal.

Misturas homogêneas e heterogêneas

Misturas homogêneas são aquelas que apresentam os componentes em apenas uma fase e, por isso, as mesmas propriedades em todos os seus pontos.
exemplos de misturas homogêneas
Quando visualmente percebemos mais de uma fase, então a mistura é classificada como heterogênea.
exemplos de misturas heterogêneas

Resumo sobre substâncias puras e misturas

Substâncias puras e misturas
Sistema homogêneo
(apenas uma fase)
Substância pura
(um só componente)
Mistura homogênea
(mais de um componente na mesma fase)
Sistema heterogêneo
(mais de uma fase)
Substância pura
(um componente em diferentes estados físicos)
Mistura heterogênea
(mais de um componente em mais de uma fase)
Misturas Homogêneas e Heterogêneas
As misturas podem ser homogêneas ou heterogêneas. Elas são formadas por duas ou mais substâncias e o que as distingue é o fato de serem ou não perceptíveis.

Misturas Homogêneas

São aquelas em que não se consegue perceber a diferença entre duas ou mais substâncias.
Elas apresentam-se de forma uniforme, em apenas uma fase (monofásica). Isso acontece porque as substâncias se dissolvem e se tornam, na verdade, uma solução.
Exemplos:
  1. copo de água com açúcar - mistura homogênea líquida
  2. cadeado de latão (embora não se consiga ver, o latão é feito a partir de uma mistura entre cobre e zinco) - mistura homogênea sólida
  3. ar - mistura homogênea gasosa

Misturas Heterogêneas

O mesmo não acontece com as Misturas Heterogêneas. Neste caso é nítida a presença de duas ou mais substâncias numa mistura. Apresenta duas ou mais fases (polifásica).
Exemplos:
  1. água com óleo - mistura heterogênea líquida
  2. ouro e areia - mistura heterogênea sólida
Não existem misturas heterogêneas gasosas.
Misturas Coloidais
Há, ainda, outro tipo de misturas: as chamadas misturas coloidais.
Embora pareçam ser homogêneas, pois a diferença entre as misturas não é perceptível, essas misturas são heterogêneas. Isso porque essa diferença se torna clara através da utilização de instrumentos.
Exemplos:
  1. o sangue: aparentemente homogêneo, através do microscópio é possível verificar que o mesmo é composto por glóbulos, plaquetas e plasma.
  2. o leite: também com aparência uniforme, o leite é composto por água, gordura, proteínas, entre outros, os quais somente podem ser vistos mediante análise laboratorial.
As misturas coloidais são um tipo de mistura heterogênea cuja diferença entre as misturas não é perceptível a olho nu.

Métodos de Separação de Misturas

Há várias formas de separar misturas heterogêneas, dentre as quais a catação. A catação é um tipo de separação de mistura manual, cujo exemplo mais comum é a retirada de impurezas dos alimentos, tal como cotidianamente fazemos antes de preparar arroz.
Métodos de separação de misturas heterogêneas:
  • Centrifugação
  • Decantação, dissolução fracionada
  • Filtração, flotação
  • Separação magnética
  • Levigação
  • Peneiração
  • Ventilação
As misturas homogêneas, por sua vez, têm de passar por processos químicos. Os principais deles são: destilação simples e destilação fracionada.
O mesmo acontece com as misturas coloidais. Estas, obrigatoriamente, tem de ser separadas por processos químicos.
Referência: