QUÍMICA Conceitos Fundamentais de Química

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1 Conceitos Fundamentais de Química São Paulo do Potengi/RN

2 O que devemos aprender nesta aula: Entender e compreender alguns conceitos fundamentais da química; Conhecer a matéria e sua classificação; Identificar os tipos de misturas e como elas se separam; Saber mais sobre as propriedades físicas e químicas da matéria; Diferenciar calor de temperatura;

3 Sumário 1. Conceitos Fundamentais de Química 1.1 A matéria e sua classificação; 1.2 Misturas e processos de separação; 1.3 Propriedades físicas e químicas; 1.4 Energia, calor, temperatura; 2. Exercícios; 3. Síntese da aula; 4. Referências bibliográficas.

4 1. Conceitos Fundamentais de Química De quê o UNIVERSO é formado? Matéria + Energia Tudo que tem massa e ocupa um lugar no espaço Capacidade de realizar trabalho/ação VOCÊ 4

5 1. Conceitos Fundamentais de Química O que é Química e o que ela estuda? É uma Ciência Experimental que estuda a estrutura, composição e a transformação da matéria. 5

6 1. Conceitos Fundamentais de Química MATÉRIA, CORPO E OBJETO 6

7 1. Conceitos Fundamentais de Química ESTRUTURA DA MATÉRIA A matéria é formada por moléculas, que por sua vez são formadas por elementos que são constituídos de partículas minúsculas chamadas de átomos. átomo elemento molécula matéria 7

8 1. Conceitos Fundamentais de Química 8

9 Vídeo sobre Átomo 9

10 1.1 A matéria e sua classificação Matéria Substância São aquelas formadas por apenas uma variedade de molécula. Ou seja, todas as moléculas são iguais. Mistura É uma junção de duas ou mais substâncias puras diferentes. Simples Composta Homogênea AR Heterogênea ÁGUA + AREIA 10 solução

11 1.1 A matéria e sua classificação Substância 11

12 1.1 A matéria e sua classificação Substância SUBSTÂNCIA PURA FÓRMULA MOLECULAR CLASSIFICAÇÃO cloro Cl 2 simples gás carbônico CO 2 composta ácido nítrico HNO 3 composta enxofre S 8 simples sacarose C 12 H 22 O 11 composta cobre Cu simples ácido sulfúrico H 2 SO 4 composta glicose C 6 H 12 O 6 composta nitrogênio N 2 simples hélio He simples 12

13 1.1 A matéria e sua classificação Mistura Se a matéria não é totalmente uniforme, então ela é uma mistura heterogênea. Se a matéria é totalmente uniforme, ela é homogênea. Se a matéria homogênea pode ser separada por meios físicos, então ela é uma mistura. Se a matéria homogênea não pode ser separada por meios físicos, então ela é uma substância pura. 13

14 Vídeo sobre Substâncias 14

15 Vamos Exercitar?! 1) As substâncias químicas podem ser classificadas em simples ou compostas. Indique a alternativa que apresenta três substâncias simples e duas compostas, respectivamente. a) H 2 O, Hg, HI, Fe, H 2 S b) Au, O 2, CO 2, HCl, NaCl, c) S, O 2, O 3, CH 4, CO 2 d) H 2 SO 4, Cu, Fe, H 2, O 2 e) Au, Ag, Cl 2, H 2 CO 3, H 2 15

16 Vamos Exercitar?! 2) (Unicastelo) Considere os seguintes produtos: 1 pedra de granito 1 copo de água mineral 1 barra de ouro 1 balão cheio de ar 1 colher de cloreto de sódio São misturas homogêneas: a) a pedra de granito e o ar contido no balão b) a água mineral e o ar contido no balão c) a barra de ouro e a água mineral d) a pedra de granito e o cloreto de sódio e) a barra de ouro e o cloreto de sódio Pedra de granito: mistura, por ser composta por quartzo, feldspato e mica, e heterogênea, pois cada um desses componentes apresenta uma coloração diferente. Barra de ouro: substância simples. Colher de cloreto de sódio: substância composta (sódio e cloro). 16

17 Vamos Exercitar?! 3) Considere os sistemas a seguir, em que os átomos são representados por esferas: I II III IV Determine onde encontramos: a) Substância pura; (I e IV) b) Mistura; (II e III) c) Somente substância simples; (I) d) Somente substância composta. (IV) 17

18 Vamos Exercitar?! 4) Considere apenas o sistema III e determine: I II III IV a) O número de átomos presentes; (10) b) O número de elementos químicos; (3) c) O número de moléculas; (4) d) O número de tipos de substâncias; (3) e) O número de tipos de substâncias binárias; f) O número de substâncias diatômicas. (2) (1) 18

19 19

20 1.2 Misturas e processos de separação O que é isso? É um conjunto de processos FÍSICOS que visam separar os componentes de uma mistura SEM alterá-los. 20

21 1.2 Misturas e processos de separação Fases e Componentes Fases é o aspecto visual uniforme. Componentes - Espécies químicas presentes na mistura. 21

22 1.2 Misturas e processos de separação Esquema geral simplificado: Filtração Misturas Heterogênea Decantação Funil de separação Centrifugação Catação Flotação Separação Magnética Homogênea 22 Destilação Cristalização/Evaporação

23 MISTURAS HETEROGÊNEAS 23

24 1.2 Misturas e processos de separação Filtração Filtração simples: se faz através de uma superfície porosa chamada filtro, o componente sólido ficará retido sobre a sua superfície, separando-se assim do líquido que atravessa. Filtração à vácuo: Ocorre a aceleração pela rarefação do ar, abaixo do filtro. Nas filtrações sob pressão reduzida, usa-se funil com fundo de porcelana porosa (funil de Büchner) 24

25 1.2 Misturas e processos de separação Decantação Decantação: Deixa-se a mistura em repouso até que o componente sólido tenha-se depositado completamente (sedimentação). Remove-se em seguida, o líquido, entornando-se cuidadosamente o frasco, ou com auxílio de um sifão (sifonação). 25

26 1.2 Misturas e processos de separação Funil de separação Funil de separação: é muito utilizado para separar líquidos imiscíveis (não se misturam). Coloca-se a mistura em um funil de separação, quando a superfície de separação das camadas líquidas estiver bem nítida, abre-se a torneira e deixa-se escoar o líquido da camada inferior (maior densidade). 26

27 1.2 Misturas e processos de separação Centrifugação Centrifugação: é usada para acelerar a sedimentação do sólido, como ocorre de rotina na realização de exames de sangue, e separação dos componentes do leite. 27

28 1.2 Misturas e processos de separação Catação Catação: método artesanal de separação de sólidos. Exemplo: através da catação, se separa os feijões bons dos ruins, antes de cozinhá-los. 28

29 1.2 Misturas e processos de separação Flotação Flotação: Trata-se a mistura com um líquido de densidade intermediária em relação às dos componentes. O componente menos denso que o líquido flutuará, separando-se assim do componente mais denso, que se depositará. O líquido empregado não deve, contudo, dissolver os componentes. 29

30 1.2 Misturas e processos de separação Separação Magnética Separação magnética: Só pode ser usada quando um dos componentes é atraído por um imã. 30

31 MISTURAS HOMOGÊNEAS 31

32 1.2 Misturas e processos de separação Destilação Destilação simples: O princípio do processo consiste em aquecer a mistura (Sólido- Líquido) até a ebulição; com isso o componente líquido separa-se do sistema sob a forma de vapor, que a seguir é resfriado, condensando-se, e o líquido é recolhido em outro recipiente. 32

33 1.2 Misturas e processos de separação Destilação Destilação fracionada: Aquecendo-se a mistura (líquido-líquido) em um balão de destilação, os líquidos destilam-se na ordem crescente de seus pontos de ebulição e podem ser separados. O petróleo é separado em suas frações por destilação fracionada. 33

34 1.2 Misturas e processos de separação Cristalização/Evaporação Evaporação ou Cristalização: consiste na evaporação do solvente e consequente cristalização dos sais outrora diluídos. Exemplos: salinas. 34

35 1.2 Misturas e processos de separação Qual a diferença entre evaporação e destilação simples? 35

36 1.2 Misturas e processos de separação Na EVAPORAÇÃO ocorre a perda de um dos componentes, já na DESTILAÇÃO SIMPLES todos os componentes utilizados na mistura são recuperados. 36

37 Vamos Exercitar?! 5) 37

38 Vamos Exercitar?! 6) 7) 8) 38

39 Vamos Exercitar?! 9) 39

40 Vamos Exercitar?! 10) 40

41 Vamos Exercitar?! 11) 41

42 1.3 Propriedades físicas e químicas As substâncias têm propriedades características; são estas propriedades que permitem distingui-las umas das outras. As propriedades características de uma substância podem ser: 42

43 1.3 Propriedades físicas e químicas Propriedades Físicas Gerais Massa Extensão Impenetrabilidade Divisibilidade Elasticidade Maleabilidade Ductilidade Específicas Densidade P.F e P.S P.E e P.C Organoléptica Cor Cheiro Sabor Brilho Dureza 43

44 1.3 Propriedades físicas e químicas Propriedades Físicas Gerais Massa Extensão (Volume) Divisibilidade Quantidade de matéria contida num corpo Propriedade que a matéria tem de ocupar um lugar no espaço A matéria de ser dividida em partes menores de modo contínuo 44

45 1.3 Propriedades físicas e químicas Propriedades Físicas Gerais Impenetrabilidade Dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço 45

46 1.3 Propriedades físicas e químicas Propriedades Físicas Gerais Elasticidade Maleabilidade Ductilidade Um corpo sofre deformação, quando submetido à tração, e retornar parcial ou totalmente à forma original Propriedade de ser redutível a lâminas finas 46 É a capacidade de ser deformado, esticado e dobrado, sem rachar e sem perder sua resistência. Ex.: ouro, prata, cobre etc.

47 1.3 Propriedades físicas e químicas Propriedades Físicas Específicas Ponto de Fusão e Solidificação Ponto de Ebulição e Condensação Densidade ou Massa Específica As propriedades específicas caracterizam cada tipo de substância. 47

48 1.3 Propriedades físicas e químicas LÍQUIDO SUBLIMAÇÃO SÓLIDO 48 GASOSO

49 Mudanças de estados físicos

50 Ponto de Fusão e Solidificação Ponto de Fusão é a temperatura em que uma substância muda do estado sólido para o estado líquido. SÓLIDO LÍQUIDO Ponto de Solidificação corresponde ao processo inverso, embora as temperaturas sejam equivalentes. LÍQUIDO 50 SÓLIDO

51 Ponto de Ebulição e Condensação Ponto de Ebulição é a temperatura em que uma substância muda do estado líquido para o estado gasoso. LÍQUIDO GASOSO Ponto de condensação corresponde ao processo inverso, embora as temperaturas sejam equivalentes. GASOSO 51 LÍQUIDO

52 tes-of-matter/latest/states-ofmatter_pt_br.html

53 1.3 Propriedades físicas e químicas Propriedades Físicas Específicas Densidade ou Massa Específica É uma propriedade específica de cada material que serve para identificar uma substância. Essa grandeza pode ser enunciada da seguinte forma: é a relação entre a massa (m) e o volume (v) de determinado material (sólido, líquido ou gasoso). 53

54 1.3 Propriedades físicas e químicas Propriedades Físicas Organoléptica 54

55 1.3 Propriedades físicas e químicas Propriedades Químicas Combustibilidade Oxirredução Explosão Efervescência 55

56 Vamos Exercitar?! 12) (UFMG) Uma amostra de uma substância pura X teve algumas de suas propriedades determinadas. Todas as alternativas apresentam propriedades que são úteis para identificar essa substância, exceto: a) Densidade. b) massa da amostra. c) solubilidade em água. d) temperatura de ebulição. e) temperatura de fusão. 13) (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 massa. c) Ponto de fusão e densidade. d) Cor e ponto de fusão. e) Densidade e volume. 56

57 Vamos Exercitar?! 14) Qual das propriedades físicas abaixo é específica da matéria? a) Cor b) Massa c) Volume d) Ponto de Fusão e) Temperatura 15) Em condições normais, o ponto de ebulição da água é 100 C. Podemos afirmar que esta é uma propriedade: a) específica b) genérica c) funcional d) geral e) organoléptica. 57

58 Vamos Exercitar?! 16) 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. São propriedades especificas: a) somente I, III e VIII. b) somente IV, V e VI. c) somente III, V e VII d) somente I e X. e) nenhuma das citadas. 58

59 Vamos Exercitar?! 17) (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: 1. Ponto de ebulição 2. Massa 3. Volume 4. Densidade Assinale as propriedades que podem permitir ao estudante a identificação desses líquidos. a) 1 e 2 b) 1 e 3 c) 2 e 4 d) 1 e 4 59

60 1.4 Energia, calor, temperatura Energia é a capacidade de algo de realizar trabalho, ou seja, gerar força num determinado corpo, substância ou sistema físico. Formas de energia Energia Cinética: relacionada com o movimento dos corpos; Energia Térmica: relacionada com o calor e as altas temperaturas; Energia Nuclear: energia libertada quando ocorre uma reação nuclear. Energia Química: energia que está armazenada em todas as matérias com ligações químicas, e que é libertada quando ocorre a quebra dessas ligações; 60 Energia Solar: alternativa renovável de fornecimento de energia para diversas utilidades através da captação dos raios solares; Energia Elétrica: pode ser produzida a partir de usinas hidroelétricas ou através de fontes renováveis, como a energia solar e eólica. Energia Eólica: forma de energia alternativa e que provém dos ventos;

61 1.4 Energia, calor, temperatura Energia Térmica Calor Flui de um corpo (com maior temperatura) ao outro (de menor temperatura) quando há diferença de temperatura entre ambos. Cinética Temperatura Movimento ou agitação das moléculas e o estado térmico de um corpo (quente ou frio). Caracteriza a agitação das moléculas de um corpo Designa a troca de energia entre corpos 61

62 1.4 Energia, calor, temperatura Convecção térmica ocorre entre líquidos e gases; é o que acontece com o aquecimento das mãos molhada, aonde criam-se "correntes de convecção" e a água que está próxima do fogo sobe, enquanto a que está fria desce. Propagação do Calor Condução térmica é dada pela agitação das moléculas, por exemplo, ao segurar uma barra de ferro e aquecer a outra extremidade Irradiação térmica é por meio de ondas eletromagnéticas, sem que seja necessário o contato entre os corpos, por exemplo, se aquecer perto de uma lareira. 62

63 1.4 Energia, calor, temperatura Temperatura Para medir a temperatura é necessário um aparelho chamado termômetro (feito de mercúrio), cujo valor da pode ser apresentado nas escalas: Celsius ( C), kelvin (K) ou Fahrenheit ( F). 63

64 Síntese da aula Matéria Mistura Substância Heterogênea ÁGUA + AREIA Simples Composta Homogênea AR Átomos e moléculas Separação Destilação Filtração Decantação Cristalização/Evaporação Centrifugação Separação Funil de separação Catação Separação Magnética Sublimação

65 Síntese da aula Propriedades Físicas Químicas Gerais Massa Extensão Impenetrabilidade Divisibilidade Elasticidade Maleabilidade Ductilidade Específicas Densidade P.F e P.S P.E e P.C Organoléptica Cor Cheiro Sabor Brilho Dureza Combustibilidade Explosão Oxirredução Efervescência

66 Síntese da aula Energia é a capacidade de algo de realizar trabalho Térmica Calor Designa a troca de energia entre corpos Cinética Temperatura Caracteriza a agitação das moléculas de um corpo

67 Lista de Exercícios 67

68 Referências bibliográficas CANTO, E. L.; PERUZZO, F. M. Química na abordagem do cotidiano. v. 1, Editora Moderna FELTRE, R. Química Geral. v. 1. 7ª ed. São Paulo: Moderna, MACHADO, A. H.; MORTIMER, E. F.; Química: Ensino Médio. v. 1. 2ª ed. São Paulo: Editora Scipione, REIS, M. Química. v. 1. 2ª ed. São Paulo: Ática, USBERCO, J. Química. 5º ed. São Paulo: Saraiva, Volume Único. 68