Transformações físicas e químicas

Transformações físicas e químicas

Metas 4.1 Associar transformações físicas a mudanças nas substâncias sem formação de novas substâncias. 4.2 Identificar mudanças de estado físico e concluir que são transformações físicas. 4.3 Explicar o ciclo da água referindo as mudanças de estado físico da água. 4.4 Associar transformações químicas à formação de novas substâncias, identificando provas dessa formação. 4.5 Identificar transformações químicas. 4.6 Identificar ações que levam à ocorrência de transformações químicas: aquecimento, ação mecânica e ação da eletricidade ou da luz.

Metas 4.7 Distinguir reagentes de produtos de reação e designar uma transformação química por reação química. 4.8 Descrever reações químicas e representá-las por equações de palavras. 4.9 Justificar a importância da síntese química na produção de novos e melhores materiais, de uma forma mais económica e ecológica.

Transformações físicas e químicas Transformações físicas Transformações das substâncias podem ser Não há formação de novas substâncias. Transformações químicas Há formação de novas substâncias. Substâncias iniciais Transformação FÍSICA Mesmas substâncias

Transformações físicas Alteração do estado de divisão: o vidro que formava o copo é o mesmo que forma os pedaços quando se parte. Mudança de estado físico: a água que estava no estado líquido é a mesma que constitui o gelo. Dissolução: o sal que existia sozinho no estado sólido é o mesmo que se encontra dissolvido na água.

Transformações físicas Mudanças de estado físico Transformações físicas em que a substância muda de estado físico (sólido, líquido ou gasoso), devido ao aquecimento ou arrefecimento, sem formação de novas substâncias. Sublimação aquecimento Fusão Vaporização aquecimento aquecimento Sólido Líquido Gasoso arrefecimento Solidificação arrefecimento Condensação Sublimação arrefecimento

Transformações físicas Fusão Passagem do estado sólido para o estado líquido, por aquecimento. Sólido Fusão Líquido Solidificação Passagem do estado líquido para o estado sólido, por arrefecimento. Líquido Solidificação Sólido

Transformações físicas Vaporização Passagem do estado líquido para o estado gasoso, por aquecimento. Quando ocorre lentamente, chama-se evaporação. Quando ocorre rapidamente e com agitação do líquido, chama-se ebulição. Líquido Vaporização Gasoso Condensação Passagem do estado gasoso para o estado líquido, por arrefecimento. Gasoso Condensação Líquido

Transformações físicas Sublimação Passagem do estado sólido para o estado gasoso, por aquecimento, ou do estado gasoso para o estado sólido, por arrefecimento (sem passar pelo estado líquido). Sólido Sublimação Gasoso A naftalina, o iodo e o dióxido de carbono (gelo seco) sofrem a sublimação.

Transformações físicas Ciclo da água Mudanças de estado físico da água que ocorrem na Natureza. A consequência do conjunto destas transformações físicas é que a água encontra-se na Natureza nos três estados físicos: sólido (gelo), líquido e gasoso (vapor de água).

Transformações físicas A água dos rios, lagos e oceanos evapora porque aquece com a luz do Sol. Quando arrefece na atmosfera, o vapor de água condensa e forma as gotas de água que originam as nuvens e o nevoeiro. Se a temperatura for inferior a 0 C, a água solidifica e origina o gelo. O gelo funde quando aquece com a luz do Sol, voltando a formar água líquida. A sublimação do gelo ocorre no topo das montanhas mais altas. A precipitação é a queda de água líquida (chuva) ou sólida (neve e granizo). A precipitação não é uma transformação física.

Transformações químicas Nas transformações químicas ocorre formação de novas substâncias. As cores, o ruído, o cheiro, os gases e as chamas do fogo de artifício são provas da formação de novas substâncias.

Transformações químicas Provas da formação de novas substâncias que permitem detetar uma transformação química Mudança de cor (formação da ferrugem e mudança da cor das folhas das árvores) Formação de um sólido (formação das estalactites e do calcário nos tubos de água) Libertação de um gás (comprimido efervescente na água) Libertação de um cheiro (cozinhar alimentos) Aparecimento de uma chama (um material a arder) Variação de temperatura (calor libertado quando um material arde) Aparecimento de ruído (explosão de um material) Desaparecimento das substâncias iniciais

Transformações físicas e químicas Transformações da matéria podem classificar-se como Sólido Transformações químicas Transformações físicas que podem ser mudanças de Estado físico entre os estados Líquido quando se formam novas Quando não se formam novas Gasoso Substâncias

Transformações químicas As transformações químicas são classificadas de acordo com o que as provoca: Transformações por ação do calor (termólise); Transformações por ação da eletricidade (eletrólise); Transformações por ação mecânica (fricção); Transformações por junção de substâncias; Transformações por ação da luz (fotólise). As transformações químicas podem ser designadas por reações químicas. As reações químicas podem ser representadas por equações de palavras com: Reagentes Substâncias iniciais; Produtos de reação Novas substâncias que se formam; Seta ( ) Significa originando, formando ou transformando-se. Coloca-se entre os reagentes e os produtos de reação; Sinais de + Separam os vários reagentes e produtos de reação.

Transformações por ação do calor A sacarose, no estado sólido, reage com o oxigénio, no estado gasoso, originando, por ação do calor, dióxido de carbono, no estado gasoso, carbono, no estado sólido, e água, no estado gasoso. Sacarose (sólido) Oxigénio (gasoso) calor Dióxido de carbono (gasoso) Carbono (sólido) Água (gasoso)

Transformações por ação do calor O carbonato de cálcio, no estado sólido, origina, por ação do calor, óxido de cálcio, no estado sólido, e dióxido de carbono, no estado gasoso. Carbonato de cálcio (sólido) calor Óxido de cálcio (sólido) Dióxido de carbono (gasoso) Esta reação química é uma decomposição porque um reagente origina dois ou mais produtos da reação.

Transformações por ação da eletricidade Eletrólise da água (decomposição): A água, no estado líquido, transforma-se por ação da eletricidade em oxigénio e hidrogénio, no estado gasoso. Água (líquido) eletricidade Oxigénio (gasoso) Hidrogénio (gasoso)

Transformações por ação mecânica O clorato de potássio, no estado sólido, transforma-se por ação mecânica em cloreto de potássio, no estado sólido, e oxigénio, no estado gasoso. Clorato de potássio (sólido) ação mecânica Cloreto de potássio (sólido) Oxigénio (gasoso) Esta reação química é uma decomposição porque um reagente origina dois ou mais produtos da reação.

Transformações por junção de substâncias O nitrato de prata, em solução aquosa, reage com o brometo de potássio, em solução aquosa, originando brometo de prata, no estado sólido, e nitrato de potássio, em solução aquosa. Nitrato de prata (em solução aquosa) Brometo de potássio (em solução aquosa) Brometo de prata (sólido) Nitrato de potássio (em solução aquosa)

Transformações por ação da luz Fotólise do brometo de prata (decomposição): O brometo de prata, no estado sólido, por ação da luz, origina prata, no estado sólido, e bromo, no estado gasoso. Brometo de prata (sólido) luz Prata (sólido) Bromo (gasoso)

Transformações por ação da luz Fotossíntese: A água líquida reage com o dióxido de carbono gasoso, por ação da luz, originando glicose, em solução aquosa, e oxigénio gasoso. Água (líquido) Dióxido de carbono (gasoso) luz Glicose (em solução aquosa) Oxigénio (gasoso)

Transformações químicas Transformações químicas podem representar-se através de Equações de palavras ocorrem por ação de Calor Eletricidade Mecânica Junção de substâncias Luz

Propriedades físicas e químicas dos materiais

Metas 5.1 Definir ponto de fusão como a temperatura a que uma substância passa do estado sólido ao estado líquido. 5.2 Indicar que, para uma substância, o ponto de fusão é igual ao ponto de solidificação. 5.3 Definir ebulição como a passagem de um líquido ao estado gasoso, rapidamente e com agitação. 5.4 Definir ponto de ebulição como a temperatura à qual uma substância líquida entra em ebulição. 5.5 Concluir que a vaporização também ocorre a temperaturas inferiores à de ebulição. 5.6 Identificar o líquido mais volátil por comparação de pontos de ebulição. 5.7 Indicar os pontos de ebulição e de fusão da água.

Metas 5.8 Concluir qual é o estado físico de uma substância, a uma dada temperatura, dados os seus pontos de fusão e de ebulição. 5.9 Indicar que, durante uma mudança de estado físico de uma substância, a temperatura permanece constante, coexistindo dois estados físicos. 5.10 Construir gráficos temperatura-tempo. 5.11 Interpretar gráficos temperatura-tempo para materiais, identificando estados físicos e temperaturas de fusão e de ebulição. 5.12 Definir massa volúmica (densidade) de um material e efetuar cálculos. 5.13 Descrever técnicas para determinar a massa volúmica de materiais sólidos e líquidos. 5.14 Medir a massa volúmica de materiais sólidos e líquidos.

Metas 5.15 Indicar que o valor da massa volúmica da água é cerca de 1 g/cm 3. 5.16 Identificar o ponto de fusão, o ponto de ebulição e a massa volúmica como propriedades físicas características de uma substância, constituindo critérios para avaliar a pureza de um material. 5.17 Identificar amostras desconhecidas recorrendo a valores tabelados de pontos de fusão, pontos de ebulição e massa volúmica. 5.18 Identificar o comportamento excecional da água (massas volúmicas do gelo e da água líquida e presença na Natureza dos três estados físicos), relacionando esse comportamento com a importância da água para a vida.

Metas 5.19 Indicar vantagens (portabilidade, rapidez, facilidade de utilização, custo) e limitações (menor rigor, falsos positivos ou falsos negativos) de testes químicos colorimétricos disponíveis em kits. 5.20 Descrever os resultados de testes químicos simples para detetar substâncias (água, amido, dióxido de carbono). 5.21 Justificar a relevância da química analítica em áreas relacionadas com a nossa qualidade de vida, como segurança alimentar, qualidade ambiental e diagnóstico de doenças.

Pontos de fusão e de ebulição Ponto de fusão Temperatura a que uma substância passa do estado sólido ao estado líquido. Ponto de solidificação Temperatura a que uma substância passa do estado líquido para o estado sólido. O ponto de fusão de uma substância é igual ao seu ponto de solidificação. Ponto de ebulição Temperatura a que substância líquida passa do estado líquido para o estado gasoso, rapidamente e com agitação do líquido. Ebulição Passagem de um líquido ao estado gasoso, rapidamente e com agitação

Pontos de fusão e de ebulição Propriedade física da substância Substância Ponto de fusão (ºC) Ponto de ebulição (ºC) Água 0 100 Alumínio 660 2519 Mercúrio - 39 357 Chumbo 327 1749 Ouro 1064 2856 Azoto - 210-196 Propano - 188-42 A evaporação ocorre a temperaturas inferiores à temperatura de ebulição. A vaporização da água pode ocorrer por ebulição, a 100 C, ou por evaporação, abaixo de 100 C.

Pontos de fusão e de ebulição Os pontos de fusão e de ebulição de uma substância permitem identificar o seu estado físico, a uma dada temperatura : Quando a temperatura é menor que o ponto de fusão, a substância é sólida; Quando a temperatura é maior que o ponto de fusão e menor que o ponto de ebulição, a substância é líquida; Quando a temperatura é maior que o ponto de ebulição, a substância é gasosa. O ponto de ebulição também permite identificar qual é o líquido mais volátil: o líquido que evapora mais facilmente é o que tem menor ponto de ebulição. Os pontos de fusão e de ebulição permitem identificar as substâncias presentes em amostras desconhecidas e avaliar a pureza de um material, recorrendo a valores registados em tabelas de pontos de fusão e de ebulição.

Pontos de fusão e de ebulição Gráfico temperatura-tempo para o aquecimento de uma substância pura: Temperatura Ponto de ebulição Ebulição Gasoso Ponto de fusão Fusão Líquido Sólido Tempo Numa substância pura, a temperatura fica constante durante a mudança de estado físico, existindo ao mesmo tempo dois estados físicos.

Pontos de fusão e de ebulição Estados físicos Sólido Gasoso no passa a Ponto de fusão passa a Líquido no Ponto de ebulição

Massa volúmica (densidade) Massa volúmica (densidade) Propriedade física que se calcula dividindo a massa pelo volume de uma substância. Grandeza Unidade SI massa (m) grama (g) volume (V) centímetro cúbico (cm 3 ) densidade ( ) grama por centímetro cúbico (g/cm 3 ) A massa volúmica do cobre é 8,9 g/cm 3, o que significa que um centímetro cúbico de cobre tem a massa de 8,9 gramas.

Massa volúmica (densidade) Para calcular a massa volúmica de um sólido ou líquido, é necessário medir a sua massa, com uma balança, e o seu volume, com uma proveta. O volume de um sólido é igual ao volume de água que sobe numa proveta, quando o sólido é colocado no seu interior.

Massa volúmica (densidade)

Massa volúmica (densidade) O volume de um sólido regular (cubo) também pode ser calculado através das dimensões dos seus lados (v cubo = lado x lado x lado). A densidade de um líquido também se pode determinar usando um densímetro que se coloca dentro do líquido.

Massa volúmica (densidade) Sólido Líquido Densidade de substâncias e misturas Substância/Mistura Densidade (g/cm 3 ) Alumínio 2,70 Cobre 8,92 Diamante 3,5 Ferro 7,87 Gelo 0,92 Grafite 2,1 a 2,2 Madeira 0,40 a 0,80 Ouro 19,3 Prata 10,5 Água do mar 1,03 Água pura 1,00 Álcool etílico 0,79 Azeite 0,91 a 0,92 Mercúrio 13,65 Petróleo bruto 0,80 a 0,90 Um sólido flutua num líquido se for menos denso (madeira ou gelo na água). Um sólido afunda-se num líquido se for mais denso (alumínio na água). Um líquido flutua noutro líquido se for menos denso (azeite ou petróleo na água).

Massa volúmica (densidade) A massa volúmica permite identificar as substâncias presentes em amostras desconhecidas e avaliar a pureza de um material. Quando uma substância contém impurezas ou está misturada com outras, a sua densidade é diferente e o valor depende da quantidade de impurezas. Um anel de ouro com a massa de 4,5 g e volume 0,4 cm 3 será de ouro puro? A densidade do material de que é feito o anel é 11,2 g/cm 3. Como a densidade do ouro é 19,3 g/cm 3 conclui-se que o anel não é feito só de ouro: é ouro misturado com outros metais.

Massa volúmica (densidade) Densidade exprime-se em g/cm 3 de Substâncias determina-se através de Massa Volume

Comportamento da água e sua importância A água é a única substância cujo volume aumenta e a densidade diminui quando solidifica. Como o volume aumenta e a massa não varia, a densidade do gelo é menor do que a densidade da água líquida e o gelo flutua na água.

Comportamento da água e sua importância A água encontra-se na Natureza nos três estados físicos: sólido (gelo), líquido e gasoso (vapor de água). A água é muito importante para os seres vivos: Faz parte da constituição dos seres vivos (cerca de 70% no Homem); Dissolve sais minerais e nutrientes essenciais à vida; Dissolve o oxigénio necessário para a respiração dos peixes; É o habitat de muitos seres vivos; É importante para a higiene, o lazer e como via de comunicação.

Testes químicos As propriedades químicas das substâncias permitem a sua deteção, realizando testes químicos colorimétricos disponíveis em kits. As substâncias são detetadas através de reações químicas, em que se observa mudança de cor após a adição de um reagente. Os testes químicos em kits podem ser utilizados para analisar a água, o solo, o ar, o sangue e os alimentos. Vantagens: são portáteis, rápidos, simples e baratos. Desvantagens: podem não indicar o valor correto (são menos rigorosos) e podem originar erros (falso positivo ou falso negativo).

Testes químicos Identificação do dióxido de carbono com a água de cal Identificação da água com o sulfato de cobre anidro A água de cal límpida torna-se turva em contacto com o dióxido de carbono proveniente da respiração. O sulfato de cobre anidro, que é branco, torna-se azul em contacto com a água.

Testes químicos Identificação do amido com a água de iodo A água de iodo, que é castanha, torna-se azul-arroxeada em contacto com o amido do pão.

Química analítica Química analítica Área da Química que realiza análises que permitem identificar e quantificar substâncias, para avaliar a qualidade ou o grau de contaminação dos materiais. A química analítica é muito importante para a qualidade de vida, a segurança alimentar, a qualidade ambiental e o diagnóstico de doenças.

Nelson Alves Correia Escola Secundária Maria Lamas Torres Novas