Conceitos
Matéria
A
Química está particularmente interessada nos fenômenos químicos, e o seu objeto
de estudo é a transformação da matéria.
Matéria é todo sistema que possui massa
e ocupa lugar no espaço.
Alguns
exemplos de matéria são vidro, madeira, borracha, ar, etc.
Quanto
à energia térmica, esta não possui massa nem ocupa lugar no espaço; então, ela
não pode ser considerada matéria.
A
definição de matéria é muito ampla. Para facilitar o estudo, analisamos uma
parte ou porção limitada que denominamos corpo. Caso esse corpo possua uma
finalidade para o homem, ele também será denominado objeto.
Exemplos:
Cadeira de madeira, mesa de vidro, chinelo de borracha, etc.
Assim,
papel é matéria, e caderno de papel é um corpo e também um objeto.
A
matéria é formada por substâncias (na maioria das vezes constituídas por
moléculas), e estas, pelas unidades fundamentais, que são os átomos.
Existem
materiais diferentes, pois as substâncias que os formam são diferentes. Isso só
é possível porque existem mais de 110 tipos de elementos químicos conhecidos
atualmente, cujos átomos podem combinar-se, unir-se, para formar infinitos
tipos de substâncias.
Sistema
A Química é uma
ciência experimental. Para fazer experiências com um determinado material, o
químico precisa isolar uma porção desse material do resto do universo.
Sistema é uma parte
do universo considerada como um todo para efeito de estudo.
A) Sistema homogêneo
É todo sistema que
• apresenta as
mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão examinada.
• apresenta um
aspecto uniforme em toda a sua extensão, mesmo quando examinado com aparelhos
ópticos.
Exemplos: água +
sal dissolvido, água + acetona
B) Sistema heterogêneo
É todo sistema que
• não apresenta as
mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão.
• não apresenta
aspecto uniforme em toda a sua extensão, quando examinado (com ou sem aparelhos
ópticos).
Exemplos: sangue,
leite, água + gelo.
Fases
Todo
sistema heterogêneo é constituído de várias porções que, separadamente, são
homogêneas.
Fases são as diferentes partes
homogêneas que constituem um sistema heterogêneo.
Pela
definição de fase, conclui-se que
• todo sistema
homogêneo é monofásico, isto é, constituído de uma única fase.
• todo sistema
heterogêneo é polifásico, isto é, constituído de duas ou mais fases. De acordo
com o número de fases, os sistemas heterogêneos podem ser bifásicos,
trifásicos, tetrafásicos, etc.
O
termo sistema monofásico é usado como sinônimo de sistema homogêneo, e o termo
sistema polifásico é usado como sinônimo de sistema heterogêneo.
OBSERVAÇÕES
1. Todo sistema
constituído apenas de gases em equilíbrio é monofásico, não há exceção.
Exemplo: O ar atmosférico
isento de partículas em suspensão é uma mistura gasosa; portanto, um sistema
homogêneo ou monofásico.
Os principais
componentes do ar são:
• Nitrogênio (78%
em volume)
• Oxigênio (21% em
volume)
• Argônio (menos
de 1% em volume)
2. Os sistemas
formados por dois ou mais sólidos são polifásicos ou heterogêneos.
Exemplos:
a) Granito
(Quartzo, feldspato, mica)
O
granito constitui um sistema heterogêneo ou polifásico; no caso particular,
trifásico (fase quartzo + fase feldspato + fase mica).
b) Pólvora
(carvão, enxofre, salitre)
A
pólvora constitui um sistema heterogêneo ou polifásico; no caso particular,
trifásico (fase carvão + fase enxofre + fase salitre).
Não
há como preparar um sistema homogêneo partindo de materiais sólidos. As ligas
metálicas são misturas homogêneas de metais que primeiramente são fundidos e ,
depois , misturados para formar solução sólida.
No
caso de sistema formado por líquidos, só é possível fazer algum tipo de
previsão quando se conhece a polaridade dos líquidos.
Exemplos:
a) água e álcool à 1 fase
b) Hexano e água à 2fases
c) Hexano e álcool
à 1 fase
ELEMENTOS
E SUBSTÂNCIAS
Representação
das substâncias
As
substâncias químicas são representadas por fórmulas. A mais comum é a fórmula
molecular, que indica quais os elementos químicos e quantos átomos desses
elementos existem em um aglomerado de átomos. No caso da água, temos H2O,
em que H e O são os elementos hidrogênio e oxigênio, respectivamente. Os
números subscritos às letras são os índices, que indicam a existência de 2
átomos de hidrogênio e 1 de oxigênio em uma molécula de água.
OBSERVAÇÕES
1. O índice 1 é
ocultado nas fórmulas das substâncias.
2. Quando uma
substância sofre um fenômeno químico, dizemos que houve uma reação química
formando novas substâncias. A reação química é representada por uma equação
química.
Exemplo: A queima
do álcool comum:
C2H5OH(l)
+ 3O2(g) à 2CO2(g) +
3H2O(g)
Substâncias que
irão Substâncias formadas
Ser transformadas Produtos
Reagentes
Tipos
de substâncias
Podemos
classificar as substâncias de acordo com o número de elementos químicos
encontrados em sua fórmula ou pelo seu grau de pureza.
A)
Quanto ao número de elementos químicos:
• Substância simples ou
elementar
Formada
por um único elemento químico. Exemplos: O2, O3, H2,
He, Cgrafite, Cdiamante, Srômbico, Smonoclínico,
Pbranco, Pvermelho, etc.
• Substância composta ou
composto químico
Formada
por mais de um elemento químico. Possui composição definida de acordo com a Lei
de Proust. Exemplos: H2O, C6H12O6,
NaCl, AlCl3, etc.
B)
Quanto ao grau de pureza:
• Substância pura
Só
possui um tipo de aglomerado de átomos, ou seja, não existe uma outra
substância presente no recipiente que a contém. Exemplo: Água tridestilada.
• Mistura
Reunião
de duas ou mais substâncias em um mesmo recipiente sem a alteração das
características individuais destas, pois, se isso ocorrer, teremos uma reação
química, e não uma mistura. As misturas, muitas vezes, são formadas por mais de
um elemento químico, assim como as substâncias compostas, mas diferem delas por
não possuírem composição definida. Exemplos: Ar, água de chuva, água do mar,
gasolina, gás de cozinha, etc.
A
maioria dos materiais são encontrados na natureza em forma de misturas; por
isso, iremos estudá-las um pouco mais a fundo
A)
Mistura homogênea: Possui
uma única fase, um só aspecto. Exemplos: Água e álcool comum; água e sal
dissolvido.
As
misturas homogêneas são formadas por um solvente e por um ou mais solutos. O
solvente é a substância que dissolve e está em maior quantidade na mistura. O
soluto é a substância que será dissolvida e está em menor quantidade na
mistura.
B) Mistura heterogênea: Possui mais de uma fase, mais de um aspecto. Exemplo: Mistura de água, areia e óleo (trifásico).
OBSERVAÇÕES
1. Um sistema com mais de três fases é denominado polifásico.
1. Um sistema com mais de três fases é denominado polifásico.
2. Quando uma
substância está mudando de estado físico, temos um sistema heterogêneo, e não
uma mistura heterogênea, pois, nesse sistema, existe apenas uma substância.
Exemplo: Gelo e água líquida é um sistema bifásico, pois, nessa amostra, só
existe a substância água.
3. Água e óleo
misturam-se? Sim. Formam uma mistura heterogênea, porém não se dissolvem. Não
confunda dissolver com misturar.
TRANSFORMAÇÕES
DOS MATERIAIS
A
Ciência Moderna estuda três tipos de fenômenos:
Fenômenos
físicos
Transformações físicas que não alteram a
estrutura interna da matéria, isto é, não mudam a identidade química das
substâncias nem dos átomos. Exemplos: Furar pneu, amassar papel, quebrar
vidraça.
Fenômenos
químicos
São
fenômenos que mudam a identidade química das substâncias, mas a identidade dos
átomos se conserva. Exemplos: Fotossíntese, combustão, digestão, respiração.
Fenômenos
nucleares
São
fenômenos em que nem mesmo átomos se conservam, isto é, os átomos mudam a sua
identidade química (transmutação). Exemplos: Decaimento alfa, decaimento beta,
fusão nuclear.
OBSERVAÇÃO
Os
fenômenos biológicos são fenômenos físicos e / ou químicos que ocorrem nos
seres vivos.
ALOTROPIA
Alguns
elementos químicos formam diferentes substâncias simples. Esse fenômeno é
chamado de alotropia e as diferentes substâncias simples formadas por certo
elemento são chamadas de alótropos ou variedades alotrópicas.
A
diferença entre os alótropos pode estar na atomicidade ou no arranjo cristalino
dos átomos ou das moléculas. Quatro importantes casos de alotropia são
discutidos a seguir.
Alotropia
no oxigênio
Existem
duas variedades alotrópicas importantes do elemento oxigênio. No gás oxigênio,
os átomos ligam-se em pares formando moléculas biatômicas (atomicidade 2) e, no
ozônio, ocorrem moléculas triatômicas (atomicidade 3). Estas duas substâncias
apresentam propriedades químicas e físicas bastante diferentes. O primeiro é
essencial para a maioria dos seres vivos, enquanto o segundo é tóxico. Porém, a
presença de gás ozônio na estratosfera é importante devido à sua capacidade de
absorver radiações ultravioletas nocivas que outros gases não são capazes de
reter.
Alotropia
no carbono
Grafita
e diamante são sólidos covalentes que diferem pelo arranjo espacial dos átomos.
A grafita é formada por átomos de carbono ligados a outros três, ou seja, com geometria
trigonal plana, o que leva à obtenção de estruturas chapadas ou planares com
anéis hexagonais. Estas interagem umas com as outras por interações fracas. No
diamante, cada átomo liga-se a outros quatro em um arranjo tetraédrico,
formando uma rede tridimensional.
Já
o fulereno, uma terceira variedade alotrópica importante desse elemento, é um
sólido molecular em que o carbono forma moléculas contendo 60 átomos
(atomicidade 60) ou mais. Os átomos formam um arranjo trigonal plano
ligeiramente deformado com um sistema de anéis de cinco e seis membros.
Tanto
na grafita quanto no fulereno ocorrem a presença de elétrons deslocalizados,
mas apenas a grafita pode conduzir bem a eletricidade.
Alotropia
no fósforo
O
fósforo tem dois alótropos importantes. Um é o fósforo branco, que é
constituído de átomos ligados a três outros átomos, formando moléculas
tetraédricas com quatro átomos cada. É um sólido molecular típico muito
reativo, inflama-se espontaneamente em contato com o oxigênio atmosférico e por
isso deve ser guardado sob água. O fósforo vermelho, por sua vez, é uma espécie
de polímero do primeiro. Nessa variedade alotrópica, que é considerada
substância covalente, os átomos também se ligam em um arranjo tetraédrico, mas
formam longas cadeias.
Alotropia
no enxofre
As
duas variedades alotrópicas mais estudadas do enxofre são substâncias sólidas
formadas por moléculas contendo oito átomos cada (atomicidade 8). Na
representação a seguir, cada átomo de enxofre, representado por uma esfera,
liga-se a dois outros em um arranjo angular resultando em uma molécula em forma
de coroa.
As
duas substâncias diferem entre si pelo tipo de arranjo cristalino de suas
moléculas. O enxofre alfa é formado por cristais rômbicos e o enxofre beta
possui cristais monoclínicos. Na figura a seguir, cada molécula S8 é
representada simplificadamente por uma esfera.
nossa que site legal,muito bom... amei
ResponderExcluirMuito bom esta página,explicações são ótimas.
ResponderExcluirbem completo e explicado. Gostei muito!
ResponderExcluirmuito bom.
ResponderExcluirINCRÍVEL! GRATO!
ResponderExcluirTudo bem completo e bem explicado. Obrigado.
ResponderExcluirEste comentário foi removido pelo autor.
ResponderExcluirProfessor poderia colocar uma ordem para estudar química da introdução da química ate os asauntos mais complexos desde ja agradeço.
ResponderExcluirgostei da aula
ResponderExcluirótimo me ajudou e tirou todas as minhas dúvidas,obrigada! eternamente grata
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