RESUMOS TEÓRICOS de QUÍMICA GERAL e EXPERIMENTAL

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1 RESUMOS TEÓRICOS de QUÍMICA GERAL e EXPERIMENTAL

2 5 ESTUDO DA MATÉRIA 1 DEFINIÇÕES Matéria é tudo que ocupa lugar no espaço e tem massa. Nem tudo que existe no universo e matéria. Por exemplo, o calor e luz são formas de energia. A energia é um ente que se mede em função de sua capacidade em realizar trabalho. Entende-se por trabalho o movimento do corpo contra uma força que se opõe a este movimento. Existem várias modalidades de energia: Energia cinética, associada ao movimento. Energia potencial, armazenada num objeto em função de sua posição em relação a um referencial. Energia luminosa, elétrica, etc. As várias modalidades de energia podem converter-se umas nas outras, no entanto, a energia total do sistema permanece sempre constante. Os estudos realizados por Einstein levaram-no a concluir que matéria e energia estão intimamente relacionadas. Através da expressão E = m. c 2 onde E e energia, m é massa e c a velocidade da luz, matéria pode ser convertida em energia e vice-versa. 2 COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA A matéria é constituída de partículas extremamente pequenas, que chamamos átomos. A idéia de que a matéria é formada de átomos surgiu com os filósofos gregos por volta de 450 a.c. Segundo os filósofos gregos, a matéria não poderia ser subdividida indefinidamente, ou seja, deveria ser formada por partículas extremamente pequenas e indivisíveis. 2.1 Estados Físicos da Matéria Três são os estados físicos da matéria: sólido, líquido e gasoso. A força de atração e a distância entre as partículas de um material é que determinam seu estado físico. No estado sólido as partículas estão bem próximas e fortemente atraídas umas às outras; no estado líquido as partículas estão mais afastadas e menos atraídas; no estado gasoso a distância entre as partículas é muito grande e praticamente não existe força de atração entre elas.

3 6 a) Propriedades dos Estados Físicos Sólido Liquido Gasoso Forma: conformação espacial do material própria mesma do recipiente mesma do recipiente Volume: espaço ocupado pelo material constante constante mesma do recipiente Compressibilidade: propriedade dos materiais de diminuir de volume sob ação de uma força extremamente baixa baixa alta Difusão: capacidade que apresenta um material de se espalhar espontaneamente, através de outro. extremamente lenta lenta rápida b) Mudanças de Estados Físicos Sendo: Ponto de Fusão: a temperatura em que ocorre a passagem do estado sólido para o estado líquido, sob determinada pressão. Ponto de solidificação: a temperatura em que ocorre a passagem do estado líquido para o estado sólido, sob determinada pressão. Ponto de ebulição: Quando colocamos um liquido em um recipiente, parte dele vaporiza-se. O vapor formado exerce pressão, conhecida como pressão de vapor da substância. Com o aquecimento, a pressão de vapor aumenta até que a uma dada temperatura, característica de cada substância, o valor da pressão de vapor fica igual ao valor da pressão externa exercida sobre o liquido. Nessa temperatura, ocorre a ebulição. Assim, ponto de ebulição é a temperatura em que um liquida se vaporiza sob pressão igual a sua pressão de vapor.

4 7 Quanto maior for a pressão externa exercida sobre um liquido mais elevado é seu ponto de ebulição. Por este motivo, a água ferve a uma temperatura mais elevada em regiões onde a pressão atmosférica é maior. Ponto de liquefação: a temperatura em que uma substancia passa do estado gasoso para o estado liquide,sob determinada pressão. 3 PROPRIEDADES DA MATÉRIA As propriedades da matéria podem ser classificadas em: gerais, especificas e funcionais. 3.1 Propriedades Gerais São comuns a toda as espécies de matéria. Ex: massa, extensão(volume), impenetrabilidade, divisibilidade, compressibilidade, etc. 3.2 Propriedades Específicas São peculiares a cada substância, servindo, portanto, para a sua identificação. Dependem apenas da natureza da substância, não importando a sua quantidade. Podem ser: a) Propriedades Físicas São relativas as transformações físicas, destacando-se: ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade e dureza. Densidade: É a relação entre a massa e o volume de una amostra de substância. massa densidade volume A densidade e geralmente expressa em gramas/centímetro cúbico(g/cm 3 ), indicando, portanto, a massa da substancia que ocupa o volume de 1cm 3. No caso de misturas, a densidade varia com a sua composição, e assume um valor intermediário (media ponderada) entre as densidades das espécies químicas componentes da mistura. O valor aproxima-se mais da densidade do componente que aparecer em maior quantidade. b) Propriedades Químicas São relativas às reações químicas, ou seja, dizem respeito à estrutura da matéria. Reatividade, Eletronegatividade e Energia de Ionização são casos exemplares.

5 8 c) Propriedades Organolépticas Sensibilizam aos nossos sentidos. São exemplos: cor, brilho, odor, sabor. d) Propriedades Funcionais São comuns a certo grupo de substâncias. Estes grupos constituem as funções químicas (ácidos, bases, sais etc.) 4 SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS Molécula é um conjunto de átonos unidos por forças relativamente fortes, chamadas ligações químicas. As moléculas são representadas por formulas. Assim: A formula C 6 H 12 O 6 indica que esta substância tem sua molécula formada por 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrogênio e 6 átomos de oxigênio. A fórmula H 2 indica que esta substância tem sua molécula formada por 2 átomos de hidrogênio. Substância é todo tipo de matéria formada por moléculas iguais em sua constituição e propriedades. Pode se referir tanto a espécies formadas por átomos iguais, ou seja, mesmo elemento químico ou formadas por átomos de elementos diferentes. As moléculas e os íons constituem as unidades estruturais da maioria das substâncias. Somente nos gases nobre (He, Ne, Ar, Kr, Xe) é que as unidades estruturais são formadas por átomos individuais. Assim: A água tem como unidade estrutural à molécula de fórmula H 2 O. O sal de cozinha tem como unidade estrutural o conjunto iônico de formula Na + Cl. Substância iônica é constituída de íons. Neste tipo de estrutura estão ligados metais e ametais. O cloreto de sódio ou sal de cozinha é um dos principais representantes deste tipo de substância. Substância molecular é constituída de moléculas. Neste tipo de estrutura estão ligados Hidrogênio e/ou ametais. A água é um dos principais representantes deste tipo de substância. Quanto à constituição as substâncias puras são classificadas em: Substância pura simples ou elementar: substância cuja molécula apresenta um só tipo de átomo (ex.: H 2, N 2, O 2, F 2, metais e gases nobres)

6 Substancia pura composta ou composto: substancia constituída de dois ou mais elementos.(ex.: NaCl, H 2 O, H 2 SO 4, NH 3 (amônia) etc.) 9 Alotropia é a propriedade que alguns elementos apresentam de formar duas ou mais substâncias simples diferentes. As substâncias formadas são chamadas formas ou variedades alotrópicas do elemento. Ex. : 1. O 2 (oxigênio) e O 3 (ozônio) são as formas alotrópicas do elemento oxigênio. Note pelas formulas que as variedades alotrópicas de elemento oxigênio diferem entre si pelo número de átomos, isto é, peia atomicidade. 2. Diamante e grafite são variedades alotrópicas do elemento carbono. Elas diferem na estrutura cristalina. 5 MISTURAS É uma reunião de duas ou mais substâncias que não reagem entre si. As misturas podem ser descritas como sendo homogêneas ou heterogêneas. Uma mistura homogênea e chamada de solução e possui propriedades uniformes em seu todo. Diz-se, então, que ela consiste de uma única fase. Uma mistura heterogênea, tal como mistura de água e óleo, não é uniforme. Tomando-se uma determinada porção da mistura, ela terá as propriedades do óleo, enquanto uma outra parte da mistura tem as propriedades da água. Esta mistura consiste de 2 fases: o óleo e a água. Observações importantes: A mistura de gases é sempre homogênea Sistema é uma porção do universo isolada para estudo. Os sistemas podem ser classificados em homogêneos e heterogêneos. Sistema Homogêneo Mistura Homogênea Sustância pura em uma só fase Sistema Heterogêneo Mistura Heterogênea Substância pura em mudança de fase Componente de um sistema são as substâncias que entram na sua formação.

7 10 6 DIFERERENÇAS ENTRE SUBSTÂNCIA PURA E MISTURA 6.1 Quanto à proporção Mistura: possui proporção variável. Dissolvendo quantidades variáveis de sal de cozinha em água, podemos obter misturas de proporções as mais variadas. Substancia pura: possui proporção fixa. Uma substância pura caracteriza-se por ter seus elementos constituintes sempre presente nas mesmas proporções. Por exemplo, a água compõe-se de dois elementos: hidrogênio e oxigênio. Toda a amostra de água pura contém estes dois elementos na proporção de uma parte em peso de hidrogênio para oito partes em peso de oxigênio. (por exemplo: 1g de hidrogênio para 8g de oxigênio) 6.2 Comportamento frente às mudanças de estados físicos As substâncias puras sofrem mudanças de fase à temperatura constante, ou seja, apresentam ponto de fusão e ponto de ebulição constantes. Quando as misturas sofrem uma mudança de fase, geralmente o fazem dentro de uma faixa de temperatura. Assim, exemplificando para a água: Certas misturas apresentam temperatura de mudança de estado constante. São elas: a) Misturas eutéticas Apresentam ponto de fusão constante. São misturas sólidas com proporção constante entre seus componentes. O ponto de fusão da mistura e inferior ao ponto de fusão de cada componente isolado. Exemplo: liga eutética com 40% de Cádmio e 60% de Bismuto com PF = 140ºC. Sendo: Bismuto puro apresenta PF = 280ºC e Cádmio puro apresenta PF = 320 C.

8 b) Misturas azeotrópicas Apresentam ponto de ebulição constante e são constituídas por dois ou mais líquidos. Os azeótropos de dois componentes são chamados binários (água e álcool); os três componentes são ditos ternários (água, álcool e benzeno). Em geral, o ponto de ebulição da mistura e intermediário àqueles apresentados por seus componentes. Graficamente: 7 DIFERENÇAS ENTRE MISTURAS e REAÇÕES QUÍMICAS Numa mistura cada componente conserva suas propriedades originais, ou seja, cada componente mantém a sua identidade. Isto é uma característica dos fenômenos físicos, que não alteram a natureza e estrutura das substâncias. Já em uma combinação química as substâncias que reagem perdem suas características originais. Em seu lugar surge(m) nova(s) substancia(s). Isto é uma característica dos fenômenos químicos, que alteram a estrutura das substâncias de que deles participam. 8 CRITÉRIOS DE PUREZA Critério e aquilo que serve de norma para julgamento ou apreciação. Assim, os critérios de pureza são as normas de procedimento usadas para verificar se uma amostra analisada é uma mistura ou uma substância pura. São usados como critérios de pureza uma serie de constantes físicas, como ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade etc, que são características de cada substância.

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