AULA 1 SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS E MISTURAS Para podermos adentrar no mundo da química existem alguns conceitos fundamentais que devemos saber para compreendermos corretamente os fenômenos. Conceitos como matéria, substâncias simples, compostas e outros serão discutidos na aula de hoje. Por onde começar? Pela MATÉRIA Matéria é o nome dado a todo corpo que possui massa e ocupa um lugar no espaço. Ou seja, a terra é considerada matéria, o ar, água, nosso corpo, nossos órgãos internos, unhas, cabelos, etc. Qualquer material produzido pela natureza e pelo homem são denominados matéria. *Pergunta para casa: E o vácuo? Do que a matéria é composta? A matéria é composta por pequenas partículas chamadas de átomos, os quais serão conceituados e explicados separadamente nas aulas seguintes. A princípio, nos ateremos ao conceito de que são partículas microscópicas formadoras da matéria, as quais se agregam em quantidades colossais para formar a matéria que nos cerca. É importante que desde o início saibamos o seguinte: os átomos podem ser diferentes entre si, compondo diferentes Elementos químicos. O que são elementos químicos?
Elemento químico é o nome dado para um conjunto de átomos iguais. São representados por uma letra maiúscula ou por uma maiúscula e outra minúscula. Por exemplo: Os elementos químicos podem se juntar formando moléculas ou retículos cristalinos. As moléculas e retículos de diferentes elementos químicos formam toda a matéria que constitui o universo, sejam os planetas, seres vivos, nosso corpo, etc. Entretanto, cada molécula ou retículo pode se organizar de maneira diferente, gerando estados físicos diferenciados da matéria. O que são estados físicos? A matéria ao se agregar, podem permanecer de três maneiras distintas: 1) Muito próximos, formando uma estrutura sólida e com volume definido; 2) Próximos mas com os átomos ou moléculas mais dispersos e com maior movimentação, o que faz com que o volume da substância não seja definido; 3) Átomos ou moléculas bem dispersas e em movimento, ocupando um volume muito grande com as moléculas muito distantes umas das outras. Podemos relacionar com a figura abaixo os nomes desses estados.
O que é importante que saibamos é que esses estados físicos não são fixos no meio. As substâncias podem transitar entre os estados físicos de acordo com a temperatura e pressão a que forem expostos. Por exemplo, vejamos o exemplo da água: A água tem o ponto de fusão (temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para o líquido) de 0 C. Portanto, abaixo dessa temperatura a água estará no estado sólido. Ao elevarmos a temperatura para 25 C, essa substância começa a se liquefazer, passando para o estado líquido. Se continuarmos o aquecimento até passarmos do ponto de ebulição (Temperatura na qual uma substância passa do estado líquido para o gasoso) da água, que é de 100 C veremos que parte da água no frasco iniciará a se volatilizar, passando para o estado gasoso. O inverso também é verdadeiro, ou seja, se pegarmos um balão com água no estado de vapor e reduzirmos sua temperatura para cerca de 20 C veremos que as gotas se condensarão e passarão para o estado líquido. Continuando o resfriamento para -4 C teremos a solidificação da água anteriormente líquida. Para generalizar esse processo, temos o seguinte esquema contendo o nome das mudanças do estado físico:
E o que uma substância química tem de relação com pontos de fusão, ebulição, etc? Chamamos de substâncias puras aquelas formadas por apenas um constituinte, podendo ser divididas em duas classes: outros. Substâncias puras simples: Aquelas formadas por um único elemento, como, por exemplo, os gases oxigênio (O2), ozônio (O3) e nitrogênio (N2), o enxofre (S8), entre Substâncias puras compostas: formadas por dois ou mais elementos químicos diferentes. Ex: NaCl, H2O, H2SO4, entre outras.
Ao estudarem essas substâncias, os cientistas conseguiram determinar que substâncias puras possuem propriedades físico-químicas específicas. Algumas dessas são os pontos de fusão (PF) e pontos de ebulição (PE). Em substâncias puras, os valores de PF e PE são constantes. Veja por exemplo, a água pura. Ela possui PF de 0 C e PE de 100 C. Portanto, ao atingirmos tanto PF quanto PE as mudanças de estado físico irão acontecer. Já no caso de misturas, essas transições serão de maneira não linear e mais complicada. Por isso, quando nos referimos a substâncias puras podemos afirmar o seguinte: Uma substância pura é aquela formada por um único constituinte e que possui pontos de fusão e ebulição constantes. E as misturas? São decorrentes da mistura de duas ou mais substâncias puras. Podem ser homogêneas ou heterogêneas. gases; Misturas homogêneas: Aquelas nas quais independentemente do número de componentes se verifica apenas uma fase. Ex: Álcool de cozinha e gasolina, soro fisiológico, qualquer mistura de Misturas Heterogêneas: Aquelas que apresentam mais fases, independente do número de componentes. Ex: Água e óleo, água e gelo, água e areia e Granito.
Preste sempre atenção em um detalhe: Nem sempre o número de componentes de um sistema é igual ao número de fases. Por exemplo, a água com o gelo formam um sistema bifásico mas formadas por apenas um componente.