1. Estados físicos da matéria Mudanças de estado Substâncias puras Misturas 4 Exercícios Densidade 6 1.

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2 1. Estados físicos da matéria Mudanças de estado Substâncias puras Misturas 4 Exercícios Densidade Transformação da matéria Alotropia Diagramas de fases Separação de misturas 7 Exercícios 9 2. Estruturas Atômicas Modelos atômicos 10 Exercícios Partículas subatômicas 13 Exercícios Tabela periódica 14 Exercícios Propriedades periódicas 18 Exercícios NOX 20 Exercícios 22 EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 22 2

3 1. ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA OBSERVAÇÃO: A s partículas que formam a matéria encontram-se em constante movimento e são mantidas unidas pelas forças de atração ou coesão existentes entre elas. Conforme a intensidade dessas forças, as partículas ficam mais próximas ou mais afastadas, definindo o estado da matéria em sólido, líquido ou gasoso. ESTADO FÍSICO SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO CARACTERÍSTICAS MACROSCÓPICAS forma e volume constantes forma variável e volume constante forma e volume variável CARACTERÍSTICAS MICROSCÓPICAS partículas ordenadas, estruturas geométricas, sem liberdade de movimento. partículas desordenadas com pouco movimento grandes espaços entre as partículas, que apresentam grande liberdade de movimento. 1.1 MUDANÇAS DE ESTADO O correm por aumento ou diminuição do grau de agitação de suas moléculas e, consequentemente, maior ou menor arranjo das moléculas. Isso ocorre por variação de pressão e temperatura. Ponto de FUSÃO (PF) - temperatura que um material passa do sólido para o líquido e vice-versa. Ponto de EBULIÇÃO (PE) - temperatura que um material passa do líquido para o gasoso e vice-versa. Substância PF ( o C) PE ( o C) Ácido acético 16,6 118 Amônia Álcool Etílico ,5 Ouro Cloreto de Sódio Processos ENDOTÉRMICOS: Absorvem Calor (Fusão; Vaporização e Sublimação) Processos EXOTÉRMICOS: Liberam Calor (Liquefação; Solidificação e Sublimação) IMPORTANTE: As temperaturas (pontos) de fusão e ebulição são diretamente proporcionais as pressões exercidas sobre a mesma. 3

4 1.2 SUBSTÂNCIAS PURAS a) Substâncias Simples: Gráficos envolvendo MUDANÇAS DE ESTADO FÍSICO Formadas por um só tipo de átomo. Ex: gás oxigênio (O2), gás hidrogênio (H2), ozônio (O3), etc. b) Composta: Formadas por mais de um tipo de átomo. Ex: água (H2O), ácido sulfúrico (H2SO4), gás carbônico (CO2), etc. 1.3 MISTURAS É a união de duas ou mais substâncias. Ex: ar, latão (cobre e zinco), bronze (cobre e estanho), amálgama (mercúrio e outros metais), aço (ferro e carbono), etc. As misturas, de acordo com seu aspecto podem ser classificadas em : c) Homogêneas: São aquelas cujos componentes não podemos distinguir quando observados ao microscópio, sendo, portanto, uniformes em toda sua extensão, apresentam uma fase. Ex: ar, álcool hidratado, ligas metálicas, etc. d) Heterogêneas: Não apresentam aspecto uniforme, sendo possível identificar superfície de contato entre seus componentes. Ex: água e areia, água e óleo, areia e sal, etc. Fase: é cada porção homogênea de um material. Lembre que: O número de fases não é obrigatoriamente igual ao número de componentes; os materiais homogêneos são sempre monofásicos; líquidos miscíveis constituem mistura homogênea; líquidos imiscíveis constituem mistura heterogênea; mistura de gases constitui mistura homogênea; Misturas AZEOTRÓPICAS: se comportam como se fossem substâncias puras em relação à ebulição, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do início ao fim da ebulição (PE constante). Exemplos: álcool etílico + água, acetona + metanol, álcool etílico + clorofórmio. Misturas EUTÉTICAS: se comportam como se fossem substâncias puras no processo de fusão, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do início ao fim da fusão (PF constante). Exemplos: ligas metálicas em geral. A solda é uma mistura eutética de Estanho e Chumbo. O bronze é uma mistura de cobre com estanho, impossível separar por fusão. 4

5 4. (UFES) Qual a alternativa em que só aparecem misturas? a) Grafite, leite, água oxigenada, fósforo vermelho. b) Ferro, enxofre, mercúrio, ácido muriático. c) Areia, açúcar, granito, metanol. d) Vinagre, álcool absoluto, água do mar, gás amoníaco. e) Ar, granito, vinagre, água sanitária. 5. (UNIP/SP) Em cinco recipientes encontramos misturas distintas, a saber: EXERCÍCIOS PROPOSTOS: I. água + sílica IV. água + óleo 1. (UNILASALLE) Analise as afirmações a respeito dos estados físicos da matéria e ou das suas mudanças de estado físico: I. O ponto de ebulição de uma substância depende da pressão atmosférica. II. Nas montanhas, regiões de grandes altitudes, o ponto de ebulição da água é menor que C. III. Calefação é a mudança de estado sólido direto para o estado gasoso, sendo a naftalina um exemplo de substância cuja mudança de estado se dá dessa forma. IV. A passagem de uma substância do estado sólido para o estado líquido é denominada liquefação. V. O processo de destilação consiste em vaporizar uma substância para, em seguida, condensá-la. Está(ão) correta(s): a) Apenas I e III. b) Apenas II e III. c) Apenas I, II e V. d) Apenas I, III e IV e) I, II, III, IV e V. 2. (MACKENZIE) A sensação de "gelado" que sentimos ao passar um algodão embebido em acetona na mão é devida a) à sublimação da acetona em água; b) á insolubilidade da acetona em água; c) à mudança de estado da acetona, que é um fenômeno exotérmico. d) à liquefação da acetona; e) à evaporação da acetona, que é um fenômeno endotérmico. II. álcool + água III. nitrogênio + hidrogênio Em quais recipientes encontramos uma mistura homogênea? a) I, II, III e V. b) I e V. c) II, III e IV. d) II, III e V. e) II, III, IV e V. 6. (Fac. Filosofia do Recife) Indique a alternativa FALSA: a) Um sistema contendo apenas água e um pouco de açúcar forma uma mistura homogênea. b) Um sistema constituído por três pedaços de ouro puro é monofásico. c) Uma substância pura sempre constituirá um sistema monofásico. d) A água e a acetona formam misturas homogêneas em quaisquer proporções. e) A água do filtro é uma mistura homogênea. 7. (FUVEST) Ar, gás carbônico, naftaleno, iodo, latão, ouro 18 quilates. Se esses materiais forem classificados em substâncias puras e misturas, pertencerão ao grupo das substâncias puras: a) gás carbônico, iodo e naftaleno. b) ar, gás carbônico e latão; c) iodo, ouro 18 quilates e naftaleno; d) gás carbônico, latão e iodo; e) ar, ouro 18 quilates e naftaleno. V. água + sal (sem corpo de fundo) 3. (UMC/SP) São exemplos de substâncias simples: a) água, gás clorídrico, gás carbônico, gás oxigênio. b) gás carbônico, gás oxigênio, gás hidrogênio, gás cloro. c) gás hidrogênio, gás oxigênio, gás cloro, gás ozônio. d) água, gás oxigênio, gás cloro, gás carbônico. e) gás hidrogênio, gás oxigênio, gás carbônico, gás clorídrico. GABARITO 1 - C 2 - E 3 - C 4 - E 5 - D 6 - C 7 - A 5

6 1.4 Densidade Também denominado como massa específica, a densidade de uma espécie de matéria é o quociente entre sua massa e o volume por ela ocupado. d = m V d = densidade em g/cm 3 m = massa, em gramas. V = volume, em cm 3 ou ml. Em misturas heterogêneas, a substância com menor densidade fica acima da substância com maior densidade. 1.5 Transformações da Matéria Fenômenos FÍSICOS: Não alteram a estrutura da matéria. São fenômenos reversíveis. Exemplos: a fusão de um cubo de gelo à temperatura ambiente, onde ocorre apenas a mudança do estado sólido para o líquido; a dissolução de açúcar na água, onde o mesmo fica dissolvido e pode ser obtido novamente ao vaporizar a água. Toda a substância é pura. Quando, em um sistema, houver mais de uma substância este é definido como mistura. 1.7 Diagramas de Fase A interação pressão e temperatura proporciona um tipo de gráfico incomum devido a variação da energia cinética molecular e da pressão exercida nelas. Exemplo: a água ferve sem necessidade de aquecimento nas grandes altitudes. Fenômenos QUÍMICOS. Altera a estrutura da matéria. A transformação ocorrida envolve reações químicas. São fenômenos irreversíveis. Exemplo: a queima ou combustão de um pedaço de papel; a formação de ferrugem numa barra de ferro. 1.6 Alotropia Substâncias simples que possuem o mesmo elemento químico, porém formam compostos com propriedades físicas e químicas diferentes são chamados ALÓTROPOS. Exemplos: Carbono grafite (Cgraf) Gás oxigênio (O2) Fósforo vermelho (Pverm) Enxofre rômbico (Sromb) Carbono diamante (Cdiam) Gás ozônio (O3) Fósforo branco (Pbr) Enxofre monoclínico (Smon) No diagrama de fases há um ponto em que as três linhas encontram-se neste ponto, ponto crítico (ou ponto triplo), mostra que aquela substância, quando submetida àquela exata pressão e devida temperatura, apresenta-se nos três estados físicos da matéria (sólido, líquido e gasoso). 6

7 1.8 Processos de SEPARAÇÃO DE MISTURAS N a natureza, raramente encontramos substâncias puras. Assim, para obtermos uma determinada substância, é necessário usar métodos de separação. O conjunto de processos físicos que não alteram a natureza das substâncias é denominado análise imediata. Para cada tipo de mistura usamos métodos diferentes. b) Misturas heterogêneas de sólido e líquido: FILTRAÇÃO: separa um líquido de um sólido não dissolvido, quando o tamanho das partículas do sólido é relativamente grande e assim, existe uma diferença acentuada entre o tamanho das partículas do sólido e o tamanho dos poros do papel do filtro. Ex: pó de café e água. Para misturas HETEROGÊNEAS a) Sólido - Sólido Para separarmos esse tipo de misturas utilizaremos métodos que se baseiam em critérios diferentes: Diferença de tamanho ou granulação das partículas: PENEIRAÇÃO (tamisação): Quando uma mistura de sólidos granulados, cujo tamanho é sensivelmente diferente, é colocada sobre uma peneira. O componente de grânulos maiores fica retido na malha. Ex: areia e pedregulhos. Diferença de solubilidade: DECANTAÇÃO: deixa-se a mistura em repouso até que o sólido mais denso que o líquido se deposite no fundo recipiente. Ex: areia e água. DISSOLUÇÃO FRACIONADA: adiciona-se a dois sólidos um líquido em que apenas um deles seja solúvel. Esse processo deve ser seguido de um processo de filtração. Ex: areia e sal. Diferença de atração magnética Separação magnética ou IMANTAÇÃO: um dos componentes tem propriedades magnéticas e é atraído pelo ímã. Ex: limalha de ferro e pó de enxofre. funil separador Óleo de milho água mercúrio Diferença quanto ao coeficiente de solubilidade CRISTALIZAÇÃO FRACIONADA: A mistura dos sólidos é dissolvida em água e a solução é submetida à evaporação. Quando a solução ficar saturada em relação a um dos componentes, o prosseguimento da evaporação do solvente acarretará a cristalização gradativa do referido componente, que se separará da solução. A solução, contendo o componente cuja saturação ainda não foi atingida, fica sobre os cristais do outro. CENTRIFUGAÇÃO: utilizada quando o sólido se encontra disperso no líquido. Utiliza-se uma centrífuga que acelera a separação em decorrência da diferença de densidades. Ex: separação da parte sólida do plasma do sangue. c) Mistura sólido - gás : FILTRAÇÃO: usa-se um filtro para separar o sólido. Ex: o uso do aspirador para separar a poeira do ar. 7

8 d) Mistura Líquido - líquido: DECANTAÇÃO: usada para separar líquidos imiscíveis (densidades diferentes). A mistura é deixada em repouso até que a superfície de contato das camadas líquidas esteja bem nítida. Abre-se a torneira e deixa-se escorrer o líquido da camada inferior (mais denso). c) Líquido- líquido: DESTILAÇÃO FRACIONADA: aquece-se a mistura em um balão de destilação, os líquidos destilam-se na ordem crescente de seus pontos de ebulição e podem ser separados. Ex: petróleo. Misturas HOMOGÊNEAS: a) Sólido - sólido: FUSÃO FRACIONADA: Aquece-se a mistura. Quando a temperatura atinge o ponto de fusão de um dos componentes, este passa ao estado líquido. Ex: separação de ligas metálicas. d) Gás gás LIQUEFAÇÃO FRACIONADA; consiste em resfriar a mistura de gases até o ponto de condensação de um dos componentes, que passa para a fase líquida e se separa dos demais. Ex: separação do nitrogênio do ar. b) Sólido - líquido: DESTILAÇÃO SIMPLES: sólidos dissolvidos em líquidos, à mistura é aquecida, e os vapores produzidos no balão de destilação passam pelo condensador, onde são resfriados pela passagem de água corrente no tubo externo, se condensam e são recolhidos no Erlenmeyer. A parte sólida da mistura, por não ser volátil, não evapora e permanece no balão de destilação. 8