Matéria: Química Assunto: Materiais Prof. Gilberto Ramos

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1 Matéria: Química Assunto: Materiais Prof. Gilberto Ramos

2 Química Materiais, suas propriedades e usos Estados Físicos Estado vem do latim status (posição,situação, condição,modo de estar). O estado físico ou de agregação de um material é definido por suas condições de temperatura, pressão e volume. Pressão, temperatura e volume são denominadas condições de estado. Basta mudar uma destas condições para que ocorra uma mudança de estado. Exemplo: Jarra com 1L de H2O (l) recolhida da torneira, nas seguintes condições: V = 1L T = 25 C P = 1 atm Jarra com 1L de H2O (l) recolhida da geladeira,nas seguintes condições: V = 1L T = 12 C P = 1 atm Temos, portanto, a mesma H2O (l) em dois estados diferentes, pois mudou a temperatura. Logo está errado chamar sólido, líquido e gasoso de estados físicos. O corrreto é chamar de fase, mas ficou consagrado pelo uso o termo estado. Características dos estados de agregação da matéria SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO Ec baixa Ec média Ec elevada Organizado Sem arranjo definido Desorganizado Baixa entropia Entropia média Entropia elevada Forma e volumes próprios Forma variada e volume próprio Forma e volumes variados 2

3 Química Prof. Gilberto Ramos Mudanças de Estados de Agregação A Vaporização pode ser de 3 tipos: Evaporação = lenta e natural Ebulição = rápida e provocada Calefação = é a mais rápida. Ex: jogar água líquida sobre uma superfície metálica quente. 3

4 Há 2 tipos de mudanças do estado gasoso para o líquido. Liquefação = é quando uma sbstância gasosa, à temperatura ambiente, é resfriada e passa para o estado líquido. Ex: liquefação de O2 (g) por resfriamento. Condensação = é quando uma substância líquida, à temperatura ambiente, apresenta-se na forma de vapor e sofre resfriamento retornando ao seu estado natural, o líquido. Ex: formação das nuvens. Diagrama de Fases de uma Substância O Diagrama de Fases apresenta os 3 estados físicos de uma substância qualquer, em função da temperatura e pressão. Cada curva representa as condições de pressão e temperatura nas quais duas fases estão em equilíbrio. Cada região do gráfico representa um estado físico. O ponto de intersecção das 3 curvas é chamado de Ponto Triplo. No ponto triplo uma substância pode ser encontrada nos 3 estados físicos, simultaneamente. No caso acima temos o diagrama de fases da água. A passagem de uma região da curva a outra determinará uma mudança de estado físico. Energia nas Mudanças de Estado Algumas interações, como a queima de um combustível, liberam energia enquanto outras precisam do fornecimento de energia para ocorrer, como o cozimento de um alimento. As interações que liberam energia são chamadas de exoergônicas e aquelas que absorvem energia são ditas endoergônicas. 4

5 Química Prof. Gilberto Ramos A energia pode-se manifestar nas formas elétrica, mecânica, termica e luminosa. Quando a interação liberta calor, tem-se um fenômeno exotérmico e quando absorve calor, o fenômeno é endotérmico. Substâncias Simples e Compostas Substâncias simples : composição fixa e determinada, temperatura constante durante uma mudança de estado físico, não são separadas por processos de análise imediata, constituídas de um só tipo de elemento. Ex: O 2 (g), N 2 (g), O 3 (g), F 2 (l), etc. Substância composta: composição fixa e determinada, temperatura constante durante uma mudança de estado físico, não são separadas por processos de análise imediata constituídas por mais de um tipo de elemento. Ex: H 2 O (l), SO 2 (g), NaCl (s),etc. Representação das estruturas das substâncias Substâncias simples 5

6 Substâncias compostas Esquema 6

7 Química Prof. Gilberto Ramos Misturas Homogêneas e Heterogêneas 7

8 Exemplos de Misturas: Para sabermos se uma mistura será homogênea ou heterogênea devemos considerar a polaridade das substâncias envolvidas. Usamos a Regra da Semelhança: Semelhante dissolve semelhante Polar dissolve Polar. Apolar dissolve Apolar. Polar não dissolve Apolar. Diferença entre Substâncias Puras e Misturas Esta diferença poderá ser melhor identificada através de Diagramas de Mudanças de Estados Físicos de uma Substância e de Misturas, em função da temperatura e o tempo, desde o estado sólido ao gasoso, ou o inverso. Substâncias puras simples ou compostas terão Pontos de Fusão e Ebulição constante, num gráfico ascendente de temperatura ou Ponto de Liquefação e Solidificação constante, num gráfico descendente de temperatura. Já as Misturas Quaisquer não terão constância de temperatura. 8

9 Química Prof. Gilberto Ramos Cuidado! Tanto as Misturas Eutéticas quanto as Azeotrópicas são homogêneas. Ligas Metálicas são exemplos de Misturas Eutéticas. Álcool 96 GL ( Gay Lussac) é uma Mistura Azeotrópica mais conhecida. 9

10 Processos de Separação de Misturas Processos Físicos Envolvem variação de energia térmica Separam Misturas Homogêneas Processos Mecânicos Não envolvem variação de energia térmica Separam Misturas Heterogêneas Separação de Misturas Homogêneas: Tipo de mistura homogênea Processos Critério utilizado Exemplos: 1 - Sólido + Líquido Destilação Simples Diferença de pontos de ebulição Separar sal de cozinha + H 2 O(l) 2 - Sólido + Líquido Evaporação do Solvente Evaporação do líquido por ação do calor e do vento Obtenção do sal nas salinas 3 - Líquido + Líquido Destilação fracionada Diferença dos pontos de ebulição Separar H 2 O(l) + Éter Sulfúrico 4 - Gás + Gás Liquefação fracionada Diferença dos pontos de liquefação Obtenção de N 2 (g) e O 2 (g) do ar atmosférico 5 - Sólido + Sólido Fusão fracionada Diferença dos pontos de fusão Misturas Azeotrópicas não podem ser separadas por Destilação Fracionada. Exemplo : A mistura Álcool 96 GL ou álcool hidratado é azeotrópica e só pode ser separada por Método Químico que implica em adição de CaO (s) que reage com a H 2 O (l) e se transforma em Ca(OH)2 (s) separando-a do álcool etílico. 10

11 Química Prof. Gilberto Ramos Representações de Separações de Misturas Homogêneas Destilação Simples Destilação Fracionada com coluna de fracionamento A proximidade dos Pontos de Ebulição de dois líquidos, não permite a utilização de uma Destilação Simples. O uso de uma Coluna de Fracionamento impede a passagem dos vapores do líquido menos volátil. Os vapores são forçados a subir por um caminho mais difícil entre cacos de cerâmica ou bolinhas de vidro( superfície fria), de modo que só o mais volátil ( menor ponto de ebulição) vence os obstáculos. 11

12 Separação de Misturas Heterogêneas Representação de Separação de Misturas Heterogêneas 12

13 Química Prof. Gilberto Ramos Exemplo de Filtração Simples 13

14 Exemplo de Decantação por Funil de Bromo Exemplo de Dissolução Fracionada Exemplo de Separação Magnética 14

15 Química Prof. Gilberto Ramos Esquema dos Processos de Separação de Misturas Este esquema representado abaixo, mostra os processos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas mais citados e, portanto, os mais importantes de serem lembrados. Lembrem! 15

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