4.1. Propriedades físicas e propriedades químicas dos materiais

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1 Ciências Físico-químicas - 7º ano de escolaridade Unidade 4 O MUNDO MATERIAL 4.1. Propriedades físicas e propriedades químicas dos materiais - Propriedades físicas e químicas dos materiais - Densidade ou massa volúmica - Propriedades químicas utilizadas para identificar substâncias

2 COMPETÊNCIAS Compreender que os materiais apresentam propriedades que os permitem distinguir. Compreender o significado de propriedades caraterísticas. Compreender que as propriedades caraterísticas podem ser físicas ou químicas. Compreender o conceito de densidade. Efetuar cálculos simples relativos a densidade de materiais sólidos e líquidos. Conhecer os diferentes estados físicos da matéria; Saber identificar mudanças de estado físico. Definir ponto de fusão e ponto de ebulição. Compreender que se podem identificar substâncias através de ensaios físico-químicos. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 2

3 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 3

4 Que propriedades podemos referir para um material? As substâncias apresentam diversas propriedades como cor, brilho, estado físico, dureza, Por exemplo: O cobre é uma substância sólida, castanho--avermelhada, com brilho, boa condutora do calor e da corrente elétrica. A grafite é uma substância sólida, cinzenta, sem brilho, risca facilmente o papel e é boa condutora da corrente elétrica. O sulfato de cobre(ii) hidratado é uma substância sólida, azul, solúvel em água e insolúvel em álcool etílico (etanol). Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 4

5 As substâncias têm propriedades características; são estas propriedades que permitem distingui-las umas das outras. As propriedades características de uma substância podem ser: Propriedades físicas São as caraterísticas que se podem observar sem mudar a identidade dessa substância; relacionamse com transformações físicas. Cor, dureza, estado físico, temperatura, massa, ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, etc.. Propriedades químicas Referem-se à capacidade de uma substância se poder transformar noutra substância; relacionamse com transformações químicas Combustibilidade Por exemplo: A grafite é mole propriedade física O magnésio arde na presença do oxigénio propriedade química Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 5

6 Que propriedades físicas podem identificar uma substância? As propriedades físicas características de uma substância, mais facilmente detetáveis, são: massa volúmica; estados físicos; temperatura de fusão ou ponto de fusão; temperatura de ebulição ou ponto de ebulição Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 6

7 Massa volúmica de uma substância Os três cubos, um de alumínio, outro de cobre e outro de chumbo, todos com 1 cm 3 de volume (a 20 ºC), têm massas diferentes: O cubo de alumínio tem a massa de 2,7 g O cubo de cobre tem a massa de 8,9 g O cubo de chumbo tem a massa de 11,4 g Como volumes iguais de alumínio, cobre e chumbo têm massas diferentes, dizemos que as suas massas volúmicas são diferentes. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 7

8 Massa volúmica de uma substância A massa volúmica (ρ) de uma substância é igual à razão entre a massa (m) de substância e o volume (V) que ocupa: Massa volúmica = Por exemplo: massa volume Cada substância tem um valor característico para a sua massa volúmica, a uma dada temperatura, e esses valores estão tabelados. ou ρ = ρ alumínio = 2,7 g/cm 3 ; ρ cobre = 8,9 g/cm 3 ; ρ chumbo = 11,4 g/cm 3 ; m V Unidades SI: Massa quilograma (kg) Volume metro cúbico (m 3 ) Densidade quilograma por metro cúbico (kg/m 3 ) O chumbo tem massa volúmica superior à do cobre e este tem massa volúmica superior à do alumínio. No dia-a-dia dizemos que: O chumbo é mais denso do que o cobre e que este é mais denso do que o alumínio. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 8

9 Massa volúmica de uma substância ESTADO FÍSICO SUBSTÂNCIA DENSIDADE (g/cm 3 ) Azoto 0,00125 GASOSO (a 0ºC e à pressão normal LÍQUIDO (a 20ºC e à pressão normal) Dióxido de carbono 0,00198 Hélio 0,00018 Oxigénio 0,00143 Água (a 4ºC) 1,0 Água 0,998 Álcool etílico 0,789 Mercúrio 13,6 Alumínio 2,7 Cobre 8,0 SÓLIDO Ferro 7,8 Prata 10,5 Ouro 19,3 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 9

10 Massa volúmica de uma substância Exemplo 1: Uma moeda, encontrada no espólio de um galeão naufragado, tem uma massa de 35,8 g e um volume de 3,4 cm 3. Qual será o material de que a moeda é constituída? Justifica com cálculos apropriados. Dados: m = 35,8 g V = 3,4 cm 3. =? d m V 35,8g 3 3,4cm. 3 10,5g / cm. Consultando uma tabela de densidades(como a da página 41 do manual) pode-se concluir que a moeda é constituída por prata. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 10

11 Massa volúmica de uma substância Exercício 1: Uma amostra de mercúrio apresenta a massa de 58,6 g. determina o volume do mercúrio, sabendo que a sua densidade é de 13,6g/cm 3. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 11

12 Massa volúmica de uma substância As propriedades da matéria que se podem medir podem classificar-se em propriedades intensivas e extensivas. Numa propriedade intensiva, o valor que é medido depende da quantidade de matéria. Numa propriedade extensiva, o valor que é medido não depende da quantidade de matéria. A densidade é uma propriedade extensiva. Para determinar a densidade de um corpo sólido é necessário conhecer: -A sua massa(m), medida na balança; -- o volume (V) ocupado pelo corpo Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 12

13 Massa volúmica de uma substância Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica regular? Se o corpo sólido tiver uma forma geométrica regular, pode recorrer-se a uma expressão matemática, para se determinar o seu volume cálculo do volume de sólidos regulares. A 0 a A 0 V a 3 a a V V A 0 r h 2 h V A0 h V 4 3 r 3 Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 13

14 Massa volúmica de uma substância Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica irregular? Se o corpo sólido tiver forma geométrica irregular, pode-se recorrer ao método de deslocamento do líquido para se determinar o seu volume. 1.º passo 2.º passo 3.º passo 4.º passo 5.º passo Determinar a massa do objeto, medindo na balança. colocar água numa proveta e ler o seu volume, V 1, volume inicial. Colocar, com cuidado o corpo na proveta de modo a não derramar água e voltar a ler o volume V f volume final Determinar o volume do corpo a partir da diferença dos dois volumes anteriormente lidos. V corpo V f V i Determinar a densidade do objeto. m Vcorpo Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 14

15 Massa volúmica de uma substância Como determinar a densidade de um líquido? Para determinar a densidade de um líquido utiliza-se um procedimento semelhante ao da determinação da densidade de um sólido. É por isso necessário conhecer: -A massa do líquido; -O volume do líquido; -Dividir o valor da massa pelo valor do volume. Também se pode medir diretamente a densidade da um líquido utilizando densímetros com escalas apropriadas. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 15

16 Estados físicos Os materiais podem-se encontrar em três estados físicos diferentes: Estado sólido Têm forma definida, Tem um volume constante; Não são compressíveis Estado líquido Tem forma variável (a do recipiente) Tem volume constante (a temperatura constante) São dificilmente compressíveis Estado gasoso Têm forma variável (a do recipiente) Tem um volume variável São facilmente compressíveis Os materiais podem existir nos três estados físicos, dependendo da pressão e da temperatura a que se encontram. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 16

17 Temperaturas de fusão e de ebulição Quando se aquece ou arrefece um material, pode ocorrer uma mudança de estado. Sublimação Fusão Vaporização Estado sólido Estado líquido Estado gasoso Solidificação Condensação Sublimação Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 17

18 A que temperatura funde uma substância? A temperatura de fusão de uma substância é a temperatura à qual essa substância passa do estado sólido ao estado líquido. Enquanto se dá a fusão da substância (pura) a temperatura mantém-se. Gráfico da variação da temperatura da água (inicialmente gelo) durante o tempo de aquecimento. Cada substância tem um valor característico para a sua temperatura de fusão. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 18

19 Qual o efeito da presença de impurezas no ponto de fusão de uma substância? A presença de impurezas numa substância faz baixar a temperatura de fusão dessa substância. Nas estradas com neve adicionase muitas vezes sal para evitar a formação de gelo. O gelo funde a 0 ºC (à pressão normal). O gelo com sal funde a uma temperatura inferior a 0 ºC (à pressão normal). Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 19

20 A que temperatura entra em ebulição uma substância? A temperatura de ebulição de uma substância é a temperatura à qual essa substância passa do estado líquido ao estado gasoso. Enquanto se dá a ebulição de uma substância (pura) a temperatura mantém-se. Gráfico da variação da temperatura da água durante o tempo de aquecimento. Cada substância tem um valor característico para a sua temperatura de ebulição. A presença de impurezas numa substância faz aumentar a temperatura de ebulição dessa substância. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 20

21 Resumindo Os materiais apresentam propriedades físicas e químicas. As substâncias têm propriedades características que permitem distingui-las umas das outras. As propriedades características podem ser físicas e químicas. A massa volúmica é uma propriedade física característica da substância, a uma dada temperatura. A massa volúmica de uma substância é igual à razão entre a massa da substância e o volume que ocupa: Massa volúmica = massa volume Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 21

22 Os materiais podem encontrar-se em três estados físicos diferentes: Estado sólido Estado líquido Estado gasoso A temperatura de fusão de uma substância é a temperatura à qual essa substância passa do estado sólido ao estado líquido. A temperatura de ebulição de uma substância é a temperatura à qual essa substância passa do estado líquido ao estado gasoso. Durante a fusão e a ebulição de uma substância (pura) a temperatura mantém-se constante. As temperaturas de fusão e de ebulição de uma substância (a uma dada pressão) são características dessa substância. A presença de impurezas numa substância: faz baixar a temperatura de fusão; faz aumentar a temperatura de ebulição. Ciências Físico-Químicas 7º ano de escolaridade Docente Marília Soares 22

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