Apresentação. Química TRIU Apostila 1. Caro Aluno,

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1 Apresentação Caro Aluno, Nossos materiais didáticos são preparados, especialmente para você, visando o seu aprendizado e desenvolvimento na disciplina de Química, e sua aprovação nos vestibulares que irá concorrer! No entanto, é importante que você esteja ciente que, o êxito nas provas depende tanto de você, quanto do curso, material utilizado e professor. Assim, para que a nossa parceria culmine no seu sucesso, você precisa fazer a sua parte: frequentar as aulas, resolver os exercícios e tirar suas dúvidas. Eu, e toda a equipe do TRIU, desejamos que você tenha um ano maravilho e de muito aprendizado! Seja bem-vindo e... Profa. Dra. Fernanda Costa

2 Conceitos básicos A Química está presente em nossas vidas, desde o momento que o homem se entende por gente. Ela está presente no ar que respiramos, nos alimentos que ingerimos, nos medicamentos que tomamos, nas roupas que vestimos e até mesmo em nossas emoções. Frequentemente, a sociedade tem uma ideia errônea da Química, porque atribui a ela prejuízos à saúde e ao meio ambiente, que muitas vezes só existem por falta de conhecimento ou irresponsabilidade das autoridades, como a utilização indiscriminada de agrotóxicos. Daí, desse equívoco, surge o pensamento que a Química é uma vilã, e encontramos em muitos rótulos alimentícios: ALIMENTO LIVRE DE QUÍMICA. E isso é possível? Neste capítulo, vocês vão poder entender porque é errado dizer que algo é livre de Química, o que é a Química, a que ela se propõe e como ela se relaciona com a matéria. Também aprenderão o que é a matéria, suas principais características e propriedades, e os tipos de fenômenos que ela sofre. O que é Química? Química é a ciência que estuda a matéria, suas propriedades, transformações e energias envolvidas nos seus processos. Assim, para entender Química, é preciso antes entender o que é matéria! Química Matéria O que é matéria? Matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço, ou seja, todo e qualquer material existente na natureza, ou no Universo, e todo e qualquer material produzido pelo homem. Assim, podemos dizer que as rochas, árvores, leite, água, metais, plásticos, carros, casas, tudo tudo é matéria! O ar é matéria? E o vácuo?

3 Quais são as principais propriedades da matéria? Gerais Propriedades da matéria Específicas Funcionais Propriedades Gerais são aquelas inerentes a todo e qualquer tipo me matéria: inércia, massa, extensão, impenetrabilidade, compressibilidade, elasticidade, divisibilidade e descontinuidade. Embora essas propriedades não sejam muito relevantes para o nosso estudo, segue a definição de cada uma delas, para conhecimento. Inércia: capacidade que a matéria tem de conservar seu estado de repouso ou de movimento, a menos que uma força aja sobre ela. Massa: propriedade relacionada com a quantidade de matéria, medida geralmente em quilogramas. Extensão: capacidade que a matéria tem de ocupar um lugar no espaço. Impenetrabilidade: incapacidade de duas matérias ocuparem o mesmo lugar, ao mesmo tempo. Compressibilidade: propriedade da matéria diminuir seu volume, quando sob ação de uma força. Elasticidade: capacidade que a matéria tem de voltar ao volume e à forma inicial quando cessa a compressão. Divisibilidade: propriedade que a matéria possui de ser dividida em partes cada vez menores. Descontinuidade: toda matéria é descontínua, por mais compacta que pareça. Existem espaços entre uma molécula e outra e esses espaços podem ser maiores ou menores tornando a matéria mais ou menos dura. Propriedades Funcionais são aquelas específicas de cada função, como por exemplo o sabor azedo dos ácidos e a inflamabilidade dos hidrocarbonetos. Essas propriedades estudaremos mais a fundo, no estudo das funções. Neste momento, para o nosso estudo, as propriedades mais importantes são as específicas.

4 Físicas Propriedades Específicas Organolépticas Químicas As propriedades químicas são aquelas inerentes às transformações, que estudaremos mais a frente, como por exemplo, calor de combustão, entalpia de formação... As propriedades organolépticas são aquelas que podem ser detectadas pelos nossos sentidos, como por exemplo: Cor: a matéria pode ser colorida ou incolor. Esta propriedade é percebida pela visão. Brilho: a capacidade de uma substância de refletir a luz é a que determina o seu brilho. Percebemos o brilho pela visão. Sabor: uma substância pode ser insípida (sem sabor) ou sápida (com sabor). Esta propriedade é percebida pelo paladar. Odor: a matéria pode ser inodora (sem cheiro) ou odorífera (com cheiro). Esta propriedade é percebida pelo olfato. Textura: a matéria pode ser macia, áspera, pegajosa... Esta propriedade é percebida pelo tato. Entre todas as propriedades específicas, as que merecem maior destaque para nós agora são as físicas. E dentre as físicas, as que nos importam nesse momento são: Ponto de fusão: temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o estado líquido. Ponto de ebulição: temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o gasoso. Ponto de solidificação: temperatura na qual a substância passa do estado líquido para o sólido. Ponto de liquefação: temperatura na qual uma substância passa do estado gasoso para o líquido. Ponto de sublimação: temperatura na qual uma substância passa do estado sólido diretamente para o gasoso, ou vice-versa, sem passar pelo estado líquido. Alguns autores utilizam os termos ressublimação ou sublimação inversa para se referirem à passagem do estado gasoso para o sólido, mas a IUPAC recomenda que se utilize apenas sublimação.

5 Quais os estados físicos da matéria? Quais as mudanças de estado físico que a matéria pode sofrer?

6 Quais transformações a matéria pode sofrer? Transformação (ou fenômeno) material é toda e qualquer alteração sofrida pela matéria. As transformações, quanto à ocorrência, podem ser: Espontâneas Provocadas Quanto à natureza, podem ser: Físicas Não alteram a constituição íntima da matéria Químicas Alteram a constituição íntima da matéria

7 Nós já aprendemos que o objeto de estudo da Química é a matéria, suas características, propriedades e transformações, mas de que é feito a matéria? A matéria é constituída de partículas fundamentais, chamadas de átomos. Os átomos podem ser de diferentes elementos, e a combinação de átomos, do mesmo elemento ou de elementos diferentes, formam as diferentes substâncias, formando os diferentes tipos de matéria. Vamos entender isso melhor: Átomos partículas fundamentais que compõem a matéria. Átomo iguais pertencem ao mesmo elemento químico, átomos diferentes pertencem a elementos químicos diferentes. O que é mesmo elemento químico? Elemento químico conjunto de átomos iguais. Eles são representados por uma letra maiúscula ou por uma letra maiúscula e outra minúscula. Falaremos mais detalhadamente dos elementos mais adiante. Como a matéria é formada? Como comentado anteriormente, a combinação dos átomos (de mesmo elemento químico, ou não) formam as substâncias.

8 As substâncias podem ser encontradas puras ou misturadas, daí surgem as seguintes classificações: Matéria Substância Pura Mistura Simples Composta Homogênea Heterogênea Vamos entender cada classificação! Substância pura: formada por um só tipo de composto. Substância pura simples Os compostos são formados por átomos de um único elemento químico. Substância pura composta Os compostos são formados por átomos de diferentes elementos.

9 Mistura: formada por mais de um tipo de composto. Mistura homogênea Apresenta apenas 1 fase. Mistura heterogênea Apresenta mais de uma fase. As misturas de uma única fase são denominadas monofásicas, as de duas fases, bifásicas, três fases trifásicas, e com mais de três fases, polifásicas. Agora que você sabe que a matéria pode ser formada de substâncias puras ou misturas, é importante comentarmos sobre a representação gráfica das mudanças de estados físicos. As representações gráficas são ferramentas importantes para acompanharmos as mudanças de estados físicos, mas há diferenças entre elas, observe: Aquecimento de substância pura Resfriamento de substância pura A água é uma substância pura, as curvas de aquecimento e resfriamento dela apresentam 2 patamares e 3 aclives/declives. Os aclives/declives representam o instante em que não há mudança de estado físico, mas há variação de temperatura. Já nos patamares a temperatura é constante, mas 2 estados físicos coexistem, por exemplo, no ponto de fusão (1º patamar da curva de aquecimento) a água se encontra tanto no estado sólido, quanto líquido, até o total derretimento.

10 As misturas apresentam curvas de resfriamento e aquecimento totalmente diferentes das substâncias puras. Como você pode constatar na figura abaixo, não há patamares. Por que? A ausência indica que há mais de uma substância presente e haverá uma competição entre os pontos de mudança de estado (fusão, ebulição, solidificação, liquefação), de modo que esses pontos se tornam uma variação que vai do menor presente na mistura, até o maior. Misturas especiais (eutéticas e azeotrópicas). Essas misturas se diferenciam por apresentarem 1 patamar. Neste caso, as substâncias presentes na mistura apresentam um dos pontos de mudança de fase muito próximo, não existindo uma variação.

11 Os pontos de mudança de estado físico podem variar pela influência de alguns fatores, como pressão e altitude. Vamos fazer uma revisão do que foi estudado? Química estuda a matéria Matéria Possui propriedades Gerais Funcionais Específicas Formada de átomos Compostos Químicas Organolépticas Físicas Substância Pura Mistura Mudanças de estado Simples Composta Homogênea Heterogênea

12 Exercícios de Fixação 1) Qual das propriedades físicas abaixo é específica da matéria? a) Cor b) Massa c) Volume d) Ponto de Fusão e) Temperatura 2) A seguir são apresentadas algumas propriedades do cloreto de sódio (NaCl sal de cozinha): I. Sólido; II. Cristalizado no sistema cúbico com faces centradas; III. Branco; IV. Com ponto de fusão a 800,4 C; V. Com ponto de ebulição a 1413 C; VI. Com solubilidade de 357 g/l a 25 C; VII. Com sabor salgado; VIII. Inodoro; IX. Em água, origina solução neutra; X. No estado sólido, reage com ácido sulfúrico concentrado, produzindo gás clorídrico. a) 1 e 2 b) 1 e 3 c) 2 e 4 d) 1 e 4 4) (Fuvest-SP) Quais propriedades a seguir são as mais indicadas para verificar se é pura uma certa amostra sólida de uma substância conhecida? a) Cor e densidade. b) Cor e dureza. c) Ponto de fusão e densidade. d) Cor e ponto de fusão. e) Densidade e dureza. 5) (UFBA-BA) Instrução: indique as proposições verdadeiras, some os números a elas associados e indique o resultado em seu caderno. A matéria é constituída de átomos e possui propriedades que permitem identificar e classificar as formas sob as quais se apresenta na natureza. O quadro a seguir relaciona algumas propriedades de amostras da matéria: Tabela de propriedades da matéria São propriedades gerais: a) somente I, III e VIII. b) somente II, IV e VI. c) somente III, V e VII d) somente I e X. e) nenhuma das citadas. 3) (PUC-MG) Em um laboratório de química, foram encontrados cinco recipientes sem rótulo, cada um contendo uma substância pura líquida e incolor. Para cada uma dessas substâncias, um estudante determinou as seguintes propriedades: Ponto de ebulição Massa Volume Densidade Assinale as propriedades que podem permitir ao estudante a identificação desses líquidos. * Não há ponto de fusão ou de ebulição definido. Com base nas informações do quadro e nos seus conhecimentos sobre estrutura e caracterização da matéria, pode-se afirmar que: (01) Densidade, ponto de fusão e de ebulição são propriedades funcionais da matéria. (02) Ferro e pentano são substâncias puras.

13 (04) Água do mar e álcool a 96 ºGL são substâncias compostas. (08) Pentano é líquido a 25 ºC e a 1 atm. (16) Moeda e café são misturas. (32) O pentano, no sistema formado por pentano e água do mar, constitui a fase superior. (64) A massa de 50 ml de café é igual a 50 g. 6) (UNB-DF) Julgue os itens abaixo, indicando aqueles que se referem a propriedades químicas das substâncias e aqueles que se referem a propriedades físicas das substâncias. I. A glicose é um sólido branco. II. O etanol entra em ebulição a 78,5 C. III. O éter etílico sofre combustão. IV. O sódio metálico é um sólido mole e de baixo ponto de fusão. V. O metabolismo do açúcar no corpo humano leva à produção de dióxido de carbono e água. Para responder às questões 7 e 8, leia o texto abaixo. Quanto maior a altitude, menor a pressão exercida pela atmosfera. Quanto menor a pressão atmosférica exercida sobre um líquido, menor também será sua temperatura de ebulição. 7) Ao nível do mar a água ferve a 100 C. A cidade de Atibaia (SP) localiza-se aproximadamente a 1400 m acima do nível do mar. Em Atibaia a água ferverá acima ou abaixo de 100 C? Justifique. 8) Assinale a alternativa correta: a) No alto de uma montanha, a água deve ferver acima de 100 C. b) Se a pressão sobre a água for suficientemente reduzida, o líquido poderá ferver a 25 C. c) Abaixo do nível do mar, o ponto de ebulição da água deve se inferior a 100 C. d) Se uma forte pressão for exercida sobre a água, o líquido poderá ferver a 25 C. e) A água ferverá sempre a 100 C, qualquer que seja a altitude da experiência 9) (FAAP SP) No texto: "Um escultor recebe um bloco retangular de mármore e habilmente o transforma na estátua de uma celebridade do cinema", podemos identificar matéria, corpo e objeto e, a partir daí definir esses três conceitos. I. Matéria (mármore): tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço. II. Corpo (bloco retangular de mármore): porção limitada de matéria que, por sua forma especial, se presta a um determinado uso. III. Objeto (estátua de mármore): porção limitada de matéria. Assinale: a) se somente a afirmativa I é correta. b) se somente a afirmativa II é correta. c) se somente a afirmativa III é correta. d) se somente as afirmativas I e II são corretas. e) se as afirmativas I, II e III são corretas. 10) Você está sentado no interior de um ônibus em movimento. De repente, ele freia bruscamente e você é projetado violentamente para frente. Isto ocorreu graças à propriedade geral da matéria denominada: a) densidade. b) inércia. c) impenetrabilidade. d) volume e) elasticidade

14 11) A propriedade pela qual dois ou mais corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo, denominamos: a) porosidade. b) impenetrabilidade. c) extensão. d) densidade. e) inércia. 12) Em condições normais, o ponto de ebulição da água é 100 C. Podemos afirmar que esta é uma propriedade: a) específica. b) geral. c) genérica. d) organoléptica. e) funcional. 13) Considere a tabela a seguir, onde estão relacionados os pontos de fusão e de ebulição de algumas substâncias sob pressão de 1 atm. Qual o estado físico dessas substâncias à temperatura ambiente (25 C)? Substância Oxigênio Fenol Pentano PF ( C) -218,4 43,0-130,0 PE ( C) -183,0 182,0 16,1 a) Oxigênio b) Fenol c) Pentano 14) É comum o uso de água oxigenada (H 2O 2), como agente desinfetante, em cortes e ferimentos. Quando a água oxigenada entra em contato com o sangue do ferimento, ela se decompõe, produzindo água (H 2O) e liberando gás oxigênio (O 2), que é o responsável pela efervescência. Com base nessa informação, responda: ocorre fenômeno físico ou químico durante esse procedimento? Por quê? 15) (Unitau SP) Em 1994, tivemos várias florestas queimadas. Podemos afirmar que: a) as queimadas são fenômenos físicos. b) as queimadas são fenômenos químicos. c) gerou-se muita chuva. d) houve mudança de estado da matéria com as queimadas. e) as queimadas causaram uma diminuição da poluição mundial. 16) (UFMG) A alternativa que não envolve reação química é: a) caramelização do açúcar. b) combustão da lenha. c) dissolução em água de um comprimido efervescente. d) explosão da dinamite. e) precipitação da chuva. 17) (UFMG) Um estudante listou os seguintes processos como exemplos de fenômenos que envolvem reações químicas: I. adição de álcool à gasolina. II. fermentação da massa na fabricação de pães. III. obtenção de sal por evaporação da água do mar. IV. precipitação da chuva. V. queima de uma vela. O número de erros cometidos pelo estudante é: a) 0 b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 18) (Unesp SP) À pressão ambiente, o iodo tem pontos de fusão e de ebulição superiores a 100 C. Um estudante colocou iodo sólido em um frasco limpo, que foi hermeticamente fechado. O frasco ficou em absoluto repouso à temperatura ambiente. Após algum tempo, notou-se a formação de cristais de iodo na tampa do frasco devido à: a) pressão osmótica do iodo.

15 b) sublimação do iodo. c) fusão do iodo. d) decomposição do iodo. e) alta reatividade química do iodo. 19) (UFES) Observe a representação dos sistemas I, II e III e seus componentes. O número de fases em cada um é, respectivamente: I- óleo, água e gelo. II- água gaseificada e gelo. III- água salgada, gelo, óleo e granito. a) 3,2,6. b) 3,3,4. c) 2,2,4. d) 3,2,5. e) 3,3,6. a) H 2, Cl 2, O 2 b) H 2, Ne, H 2O c) H 2, HI, He d) H 2O, O 2, H 2 e) Cl2, N 2, HI 22) (Ufac) Com relação às substâncias O2, H 2, H 2O, Pb, CO 2, O 3, CaO e S 8, podemos afirmar que: a) todas são substâncias simples. b) somente O 2, H 2 e O 3 são substâncias simples. c) todas são substâncias compostas. d) somente CO 2, CaO e S 8 são substâncias compostas. e) as substâncias O 2, H 2, Pb, O 3 e S 8 são simples. 23) O gráfico abaixo representa a variação de temperatura observada no aquecimento de uma determinada substância. 20) Seja o esquema: Entre as alternativas abaixo, indique as corretas sobre o esquema: Temos 5 componentes. a) É formado por 2 substâncias simples. b) Foram usados apenas dois elementos. c) É uma mistura. d) Temos 5 substâncias simples e,2 substâncias compostas. 21) (Osec-SP) Em qual das sequências abaixo estão representados um elemento, uma substância simples e uma substância composta, respectivamente: Diagrama de mudança de estado de agregação de determinada substância Relacione as colunas com informações a respeito do gráfico em questão: Coluna 1: I. Faixa de temperatura em que a substância permanece sólida; II. Faixa de temperatura em que a substância permanece totalmente líquida; III. Temperatura de ebulição; IV. Temperatura de fusão; V. Tempo que a fusão demora;

16 VI. Tempo em que a substância permanece líquida. Coluna 2: ( ) 10 minutos. ( ) 20 ºC. ( ) Entre 10 a 20 ºC. ( ) 20 minutos. ( ) Entre 20 a 40 ºC. ( ) 40ºC. 24) (UFPA) Dado o diagrama de aquecimento de um material: Material PF PE X Constante Constante Y Varia Varia Z Constante Varia T Varia Constante Analisando o quadro, pode-se afirmar que X, Y, Z e T são, respectivamente: a) substância pura, mistura comum, mistura eutética, mistura azeotrópica; b) mistura comum, substância pura, mistura eutética, mistura azeotrópica; c) mistura comum, substância pura, mistura azeotrópica, mistura eutética; d) substância pura, mistura comum, mistura azeotrópica, mistura eutética; e) mistura eutética, mistura azeotrópica, mistura comum, substância pura. Diagrama de mudança de estado físico para exercício Por hoje é só! Nosso próximo assunto será... A alternativa correta é: a) o diagrama representa o resfriamento de uma substância pura. b) a temperatura no tempo zero representa o aquecimento de um líquido. c) 210 C é a temperatura de fusão do material. d) a transformação de X para Y é um fenômeno químico. e) 80 C é a temperatura de fusão do material. 25) O quadro abaixo apresenta a variação de temperatura durante a fusão e a ebulição dos materiais X, Y, Z e T.