NOTAS DE AULA (QUÍMICA) SUBSTÂNCIAS, MISTURAS E SEPARAÇÃO DE MISTURAS PROFESSOR: ITALLO CEZAR
1 INTRODUÇÃO A química é a ciência da matéria e suas transformações, isto é, estuda a matéria. O conceito da matéria é bem complexo, mas Einstein mostrou que matéria pode ser considerada energia condensada. Disto, definiremos matéria como tudo que ocupa lugar no espaço e tem massa. Na ciência, o objeto de trabalho são os fenômenos, isto é, tudo que ocorre na natureza. Dentre esses fenômenos, são dois que diferem nas transformações: FENÔMENO FÍSICO: ocorre sem a mudança das propriedades da matéria; FENÔMENO QUÍMICO: ocorre com a mudança das propriedades da matéria. Daí, quando ocorre uma reação química, algumas características são importantes para identificar essas reações: Calor produzido; Luz emitida; Mudança de cor; Cheiro característico. Em uma reação química, tem-se: REAGENTES: são as substâncias iniciais que irão reagir entre si; PRODUTOS: são as substâncias finais formadas pela reação. Exemplo: ( ) ( ) 1.1 ENERGIA Na verdade, não existe um conceito de energia, porém pode-se afirmar que o conceito de energia está diretamente relacionado à realização de trabalho, pelo fato de provocar modificações na matéria e de ser interconversível em suas várias formas. 1.2 UNIDADES DE MEDIDA A medida de uma grandeza é um número que expressa uma quantidade, comparada com um padrão previamente estabelecido. Massa(m): a quantidade de matéria que existe num corpo; Volume(V): é a extensão do espaço ocupado por um corpo;
Temperatura(T): relaciona-se com o estado de agitação das partículas que formam um corpo e com a capacidade desse corpo de transmitir ou receber calor; Pressão(P): a relação entre a força exercida na direção perpendicular, sobre uma dada superfície, e a área dessa superfície; Densidade(d): é a relação (razão) entre a massa de um material e o volume por ele ocupado. 1.3 PROPRIEDADES DA MATÉRIA Ao analisar a matéria, encontramos as seguintes propriedades: Impenetrabilidade: garante que duas porções de matéria não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo; Divisibilidade: garante que a matéria pode ser dividida inúmeras vezes sem alterar suas características, desde que não haja reação química; Compressibilidade: indica que o volume ocupado por certa porção de um gás pode diminuir se esse gás for submetido à ação de forças externas; Elasticidade: indica que o material na fase sólida for esticado ou comprimido por ação de forças externa, sem que sua estrutura seja rompida, ele voltará a sua forma original; Inércia: garante que todos os materiais tendem a se manter como estão, ou seja, em repouso ou em movimento reto e uniforme, até que uma força externa haja sobre a matéria Organolépticas: são as propriedades que impressionam pelo menos um de nossos sentidos; Funcionais: são as propriedades apresentadas por determinados grupo de matéria, identificando-as; Químicas: determinam o tipo de transformação química que a matéria é capaz de sofrer; Físicas: são valores encontrados experimentalmente no comportamento da matéria quando submetidas a determinadas condições de temperatura e pressão. 1.4 SUBSTÂNCIAS Quando um material possui todas as propriedades definidas, bem determinadas e invariáveis, esse material é uma substância. Substância pura: é formada por unidades químicas iguais, sejam átomos, sejam moléculas, e por esse motivo apresentando propriedades químicas e físicas próprias. As substâncias puras são classificadas em: Substâncias simples: são formadas por um ou mais átomos de um mesmo elemento químico; Substâncias compostas: são formadas por dois ou mais elementos químicos.
1.5 MISTURAS Quando um material não possui todas as propriedades definidas e bem determinadas, ou quando as propriedades de um material variam, dizemos que esse material é uma mistura. De acordo com o aspecto visual de uma mistura, podemos classifica-la em função do seu número de fases. Fase: cada uma das porções que apresenta aspecto visual homogêneo (uniforme), o qual pode ser contínuo ou não. Daí, as misturas são classificadas em função do seu número de fases: Homogênea: toda mistura que apresenta uma única fase; Heterogênea: toda mistura que apresenta pelo menos duas fases. 1.6 ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA Toda matéria é constituída de pequenas partículas e, dependendo do maior ou menor grau de agregação entre elas, pode ser encontradas em três estados físicos: sólido, liquido e gasoso. 1.6.1 DIAGRAMAS DE MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO
1.7 SEPARAÇÃO DE MISTURAS Normalmente os materiais são encontrados na natureza constituídos de várias substâncias. Existem várias técnicas de separação de substâncias em uma mistura. Daí, temos os seguintes processos: Separação Mecânica São usados para separar misturas heterogêneas no caso em que não há necessidade de usar uma transformação física. Catação: método rudimentar de separação baseada na diferença de tamanho e de aspectos das partículas de uma mistura de sólidos. Levigação: usado para separar misturas sólido-sólido quando um dos componentes é facilmente arrastado por um líquido enquanto o outro componente é mais denso e não é arrastado. Peneiração: quando uma mistura de sólidos granulados, de tamanhos diferentes, é colocado em uma peneira e submetida a agitação. Sedimentação Fracionada: utilizada para separar misturas sólido-sólido cujos componentes apresentam acentuada diferença de densidade. Separação Magnética: separa misturas do tipo sólido-sólido nas quais um dos componentes tem propriedades magnéticas. Filtração Comum: separa misturas líquido e sólido não dissolvido, quando o tamanho das partículas sólidas é relativamente grande. Centrifugação: separa misturas imiscíveis do tipo sólido-líquido quando o sólido se encontra disperso no líquido. Decantação: separa misturas do tipo líquido-líquido que não são solúveis uma na outra. Separação Física São usados para a separação de misturas homogêneas. Destilação Simples separa misturas homogêneas do tipo sólido-líquido, nas quais os componentes tem ponto de ebulição diferentes. Sublimação Fracionada: usada para purificar substâncias que sofrem sublimação (Estado sólido diretamente ao gasoso) facilmente.