Introdução à Química. Prof. Fernando R. Xavier

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1 Introdução à Química Prof. Fernando R. Xavier UDESC 2013

2 Qual a idade da química? É possível identificar a presença da química desde a idade do bronze (3,300 a.c.). Ex.: Agricultura, conserva de alimentos, produção de cerveja, produção de sabão, etc.

3 A química como ciência Robert Boyle (séc. XVII) Antoine Lavoisier (séc. XVIII)

4 Algumas perguntas... É possível modificar um princípio ativo de um medicamento para melhorar sua eficácia e, ao mesmo tempo, reduzir seus efeitos colaterais? Saúde Alimentos Que avanços no desenvolvimento de fertilizantes e/ou pesticidas podem maximizar o rendimento agrícola e minimizar os danos ao ambiente? Tecnologia Como podemos desenvolver novos materiais semicondutores para a indústria microeletrônica? Energia É economicamente possível a obtenção de energia de forma limpa ou com baixo dano ao planeta?

5 Mas afinal, o que é química? A Química é uma ramo da ciência que descreve a matéria, suas propriedades, transformações e a variação de energia envolvida durante estes processos. Fenômeno Químico Altera a natureza da matéria. Ex.: Queima de madeira; Fermentação; Conversão de vinho em vinagre; Fenômeno Físico Não altera a natureza da matéria. Ex.: Transições de fase; Rasgar papel;

6 A química e o método científico A química é uma ciência de forte cunho experimental e, assim como os demais ramos da ciência, está embasada no método científico. Experimento Resultados Teoria Modificação ou rejeição das hipóteses Hipóteses Experimentos suportam a hipótese Resultados negativos Mais experimentos baseados na hipótese Resultados positivos

7 A química como ciência central... Biologia Medicina Física Matemática

8 A química e suas subáreas Química Inorgânica Analítica Educação Orgânica Físico-química Mineralogia Química Descritiva Qualitativa Quantitativa Ambiental Ensino Superior Ensino Médio Bioquímica Petroquímica Catálise Química Quântica

9 Alguns conceitos importantes Matéria é tudo que possui massa e ocupa lugar no espaço. Corpo designa uma porção limitada de matéria. Objeto caracteriza um corpo que, devido à sua forma, se presta a uma determinada finalidade ou uso.

10 Massa e Peso Massa é a grandeza que usamos como medida da matéria de um corpo ou objeto. O kilograma (kg) é a unidade do SI para medida de massa. Peso de um corpo é a força de atração gravitacional sofrida pelo mesmo. O Newton (N) é a unidade do SI para medida de peso. Em química trabalhamos preferencialmente com massa, pois esta é uma grandeza invariável para qualquer região do planeta. O termo peso atômico ou molecular não é recomendado pois está sujeito a aceleração da gravidade que não é, a priori, idêntica em qualquer ponto do espaço.

11 Lei da Conservação da Matéria Não há uma mudança observável na quantidade de matéria durante uma reação química ou mudança de estado. Esta lei é observada para toda e qualquer reação química, sem exceções. Desta forma, uma reação nuclear não obedece esta lei.

12 Propriedades da Matéria Propriedades Gerais Massa Extensão Impenetrabilidade Divisibilidade Compressibilidade Elasticidade Propriedades Físicas Pontos de fusão e solidificação Pontos de ebulição e condensação Coeficiente de solubilidade Dureza Tenacidade Brilho Propriedades Específicas C Organolépticas Químicas Físicas Au

13 Estados físicos da Matéria Propriedade Sólido Líquido Gas Rigidez Rígido Fluido, assume a forma do recipiente Expansão sob aquecimento Preenche o volume total do recipiente Baixa Baixa Expande infinitamente Compressibilidade Baixa Baixa Facilmente compressível

14 Transições de Fase

15 Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas Elemento é toda e qualquer matéria que não pode ser separada por um processo químico para dar origem a substâncias mais simples. Substâncias correspondem a toda matéria que não pode ser separada por um processo físico. Composto é caracterizado pela presença de dois ou mais elementos distintos em um agregado.

16 Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas Mistura é todo material que pode ser separado por um processo físico. As misturas podem ser classificadas em homogêneas (uma única fase) e heterogêneas (mais de uma fase), onde fase é definida como uma mistura indistinguivel entre dois ou mais compostos.

17 Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas Matéria Misturas Processo Físico Substâncias Puras Homogêneas Compostos Elementos Heterogêneas Substâncias Simples Processo Químico

18 Energia Energia pode ser descrita como a capacidade de realização de trabalho. É tudo que pode modificar a matéria, seja posição, estado físico e natureza química. A forma mais básica de energia é denominado energia mecânica, caracterizada como o somatório das energias potencial e cinética de um corpo qualquer: E c = m v2 2 E = E c + E p E p = m g h O Joule (J) é a unidade do SI para medida de energia.

19 Lei da Conservação da Energia A energia do universo é constante, logo, não é possível criar ou destruir energia, apenas transformá-la.

20 Conversão de Matéria em Energia Einstein ( ), demonstrou que massa e energia estão intimamente relacionadas e podem ser interconvertidas. Estas duas grandezas podem ser descritas segundo a célebre equação: E = m c 2 onde E é energia, m é massa e c e a velocidade da luz no vácuo (3, m s -2 ). Problema: Baseado nas ideias de Einstein, qual a quantidade de energia gerada partindo-se de 1 kg de matéria? E = 1 kg ms 1 2 E = J ou MW h 1 Equivale a 36x a capacidade máxima da usina hidrelétrica de ITAIPU!!! ( MW h -1 )

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