Conceitos Preliminares
Introdução a Química
Universo
É o conjunto TOTAL de toda a MATÉRIA e ENERGIA que
existe...
Conceitos Preliminares
Fenômenos
Substâncias
Conceitos Preliminares
Conceitos Preliminares
Matéria
Matéria
É tudo o que possui massa e ocupa um lugar no
espaço, possuindo assim volume.
Exemplo: A madeira, as rochas, a água, o ar, as
pessoas, as árvores, etc...
A ausência total de matéria constitui o vácuo.
A matéria possui propriedades tais como: massa,
extensão, impenetrabilidade, divisibilidade,
compressibilidade, elasticidade, etc...
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Conceitos Preliminares
Conceitos Preliminares
Corpo
É uma porção limitada da matéria.
Objeto
Chama-se de objeto o corpo que é transformado
para a nossa utilização.
As transformações ocorridas na matéria (corpo)
receberão o nome de fenômenos.
Matéria
Corpo
Corpo Transformado (Objeto)
MATÉRIA - CORPO - OBJETO
Matéria
Corpo
Transformação
Objeto
Fenômeno Físico
São os fenômenos que envolvem as
transformações onde propriedades físicas
dos compostos são alteradas, tais como:
fragmentação,
temperatura,
deslocamento, mudança de estado físico,
etc...
Fenômenos
Fenômeno Físico
É a transformação
da matéria que
não provoca
alteração em sua
estrutura mais
íntima.
Não ocorre
reorganização
atômica.
Fenômeno Químico
É a transformação da
matéria que provoca
uma alteração em
sua estrutura mais
íntima.
Ocorre reorganização
dos átomos que
constituem a
matéria.
Fenômeno Químico
São os fenômenos onde os átomos que
constituem a matéria são reorganizados,
adquirindo, assim, uma nova estrutura de
matéria com propriedades diferentes da
anterior.
Estes fenômenos são chamados de
reações químicas.
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Fenômeno Químico
Fenômeno Físico
Fenômeno Químico
Reação Química
Substâncias
Matéria
Substância
Moléculas
Corpo
Objeto
Simples
Composta
Pura
Mistura
Aquamotion - John S. Robinson
Força – Jackson Zanetti
Substâncias
Matéria
Substância
Moléculas
Átomos
Corpo
Átomos
Questão – Enem
Objeto
Conjunto de moléculas que
Podem ou não estar ligadas
entre si.
Conjunto de átomos
ligados entre si através
de ligações químicas
Quando se definem moléculas, os livro
geralmente apresentam conceitos como: "a
menor parte da substância capaz de guardar
suas propriedades". A partir de definições desse
tipo, a idéia transmitida ao estudante é a de que
o constituinte isolado (moléculas) contém os
atributos do todo.
Conjunto das menores
partículas que constituem
a matéria
Questão – Enem
É como dizer que uma molécula de água possui
densidade, pressão de vapor, tensão superficial,
ponto de fusão, ponto de ebulição, etc. Tais
propriedades pertencem ao conjunto, isto é,
manifestam-se nas relações que as moléculas
mantêm entre si.
Adaptado de OLIVEIRA, R.J. O Mito da Substância. Química Nova
na Escola, nº 1, 1995.
Questão – Enem
O texto evidencia a chamada visão substancialista
que ainda se encontra presente no ensino da
Química. Abaixo estão relacionadas algumas
afirmativas pertinentes ao assunto.
I. O ouro é dourado, pois seus átomos são dourados.
II. Uma substância "macia" não pode ser feita de
moléculas "rígidas".
III. Um substância pura possui pontos de ebulição e
fusão constantes, em virtude das interações entre
suas moléculas.
IV. A expansão dos objetos com a temperatura ocorre
porque os átomos se expandem.
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Dessas afirmativas, estão apoiadas na visão
substancialista criticada pelo autor apenas:
a)
b)
c)
d)
e)
As diferentes Substâncias
Substância
É a união de diferentes grupos de átomos da
forma mais variável possível. Esta união
constituirá uma infinidade de agrupamentos
diferentes que podem ser moléculas ou
aglomerados iônicos.
I e II
III e IV
I, II e III
I, II e IV
II, III e IV
As cortinas - Jackson Zanetti
Tipos de Substâncias
Substância Pura
Substância Simples
É a substância formada por átomos de um
mesmo elemento químico.
É qualquer substância simples ou composta
constituída de átomos, moléculas ou
aglomerados iônicos idênticos entre si.
Exemplos: gás hidrogênio ( H2 )
Substância Composta
É a substância formada por átomos ou íons
de elementos químicos diferentes entre si.
As substâncias puras possuem propriedades
características bem definidas.
Exemplos: gás carbônico ( CO2 )
Podem ser conhecidas com o nome de
espécies químicas e podem ser
representadas por fórmulas químicas.
Reconhecimento da Substância Pura
Observações sobre Substâncias Puras
Substâncias puras
possuem
propriedades físicas
bem definidas, tais
como: ponto de
fusão, ponto de
ebulição,
densidade,etc...
A água pura é
inodora, insípida,
incolor, etc...
Diagrama de fases
Temp.(°C)
Ebulição Gás ou
Vapor
Temp. Ebulição
Temp. Fusão
Fusão
Líquido
Sólido
Ponto de Fusão: Derrete
Ponto de Ebulição: Ferve
Vapor ≠ Gás
Vapor: substância na temperatura ambiente é
LÌQUIDA
Gás: substância na temperatura ambiente é um
GÁS
Tempo
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Observações sobre Substâncias Puras
Alotropia
Um mesmo elemento químico pode dar origens a
substâncias simples e puras com diferentes
estruturas.
Os principais exemplos são:
Carbono – Grafite (Cn), Diamante (Cn) e Fureleno
(C80) Enxofre – Rômbico (S8 (α))e Monoclínico (S8
(β))
Oxigênio – Gás oxigênio (O2)e Gás Ozônio (O3)
Fósforo – Fósforo Branco (P4)e Fósforo Vermelho
(Pn)
Observações sobre Substâncias Puras
Misturas
Alotropia do Carbono
Diamante
Grafite
Fureleno
É a união de duas ou mais substâncias
puras diferentes entre si, que não reagem.
Exemplos:
Ar atmosférico, água salgada, água e areia,
o sangue, o leite, o granito, etc...
As misturas podem constituir sistemas
Homogêneos e Heterogêneos.
Mistura Homogênea
Possui propriedades
iguais em toda sua
extensão.
Possuem o mesmo
aspecto visual.
Podem também ser
chamadas de
soluções.
Mistura Heterogênea
Possui diferentes
propriedades ao longo de
sua extensão.
Possui diferentes aspectos
visuais.
Cada porção homogênea
da mistura heterogênea
recebe o nome de fase.
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Observações sobre as Misturas
Nos gráficos as misturas
possuem pontos de fusão
e ebulição variáveis.
Temp.(°C)
Gás ou
Vapor
Ebulição
Fusão
Líquido
Sólido
Tempo
Mistura Eutética
É a mistura de 2 ou mais
sólidos onde o ponto de
FUSÃO é o menor
possível e constante.
Exemplo: Ligas Metálicas
Conceito de Química
“Química é o estudo das transformações
mais íntimas da matéria, isto é:
reorganização dos átomos que constituem
a matéria; bem como o teor de energia
que acompanha esta transformação”.
Mistura Azeotrópica
É a mistura de 2 ou mais
líquidos onde o ponto de
EBULIÇÃO é o menor
possível e constante;
Exemplo:
Álcool
de
Cozinha
Energia
É chamada de energia a capacidade de
realização de trabalho.
Existem diversas formas de energia tais
como:
•
•
•
•
•
•
mecânica,
cinética,
potencial,
elétrica,
solar,
nuclear, etc...
Método de Análise Imediata
É o processo pelo qual podemos desdobrar as
misturas em seus componentes.
A mistura heterogênea é mais fácil de ser
separada pois possui diferentes
propriedades e diferentes aspectos visuais.
Os componentes da mistura heterogênea
podem possuir mesmo estado físico ou
diferentes estados físicos.
Método de Análise Imediata
Separação de Misturas Heterogêneas
Separação de Misturas Homogêneas
Tipos de Métodos
Os diferentes tipos de sistemas requerem
diferentes tipos de Métodos de Análise
Imediata, assim:
a) Sistemas Homogêneo:
Métodos que separem as substâncias
levando em consideração as propriedades
físicas. Por exemplo: Destilação fracionada
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Tipos de Métodos
b) Sistemas Heterogêneo:
Métodos que utilizem as propriedades
macroscópicas dos sistemas. Em função das
substâncias que os constituem podem receber
uma classificação: ar-sólido, sólido-sólido;
sólido-líquido, e assim sucessivamente.
Os principais são: catação, tamização,
levigação, flotação, filtração, destilação simples,
decantação,
separação
magnética,
centrifugação, evaporação, entre outros.
Simples
Destilação
Fracionada
Homogênea
Cristalização
Evaporação
Catação
Mistura
Tamização
Levigação
Heterogênea
Flotação
Filtração
Decantação
Separação Magnética
Centrifugação
Destilação
Misturas Homogêneas
Método utilizado na separação de
misturas
homogêneas de sólidos em líquidos ou de
líquidos diferentes.
É utilizada na separação do petróleo ( destilação
fracionada ) ou na fabricação de bebidas
alcoólicas ( alambique ).
Observação sobre Destilação Fracionada
Método que permite a
separação de dois ou
mais líquidos onde
existam
temperaturas de
ebulição diferentes.
Componentes do ar
atmosférico e suas
porcentagens:
Utilizada na destilação
do petróleo ;
Utilizada na separação
dos componentes do
ar atmosférico.
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Cristalização
Processo (natural ou artificial) da formação de cristais
sólidos de uma solução uniforme, ou seja
homogênea.
Ágata
São rochas onde a sílica (areia) funde-se e
cristaliza os diversos minerais que estão no
solo. O resultado desta cristalização é
conhecido como DRUSAS.
Evaporação
Método natural utilizado nas
salinas para a produção do
sal de cozinha.
Nesse processo, a água do
mar é bombeada para
dentro de tanques próximos
da praia. A água evapora e o
sal vai se depositando na
forma sólida e a medida em
que o sal seco é recolhido,
os tanques são enchidos
novamente com água do
mar.
É a forma pela qual ocorrem
as formações nas grutas e
cavernas.
Catação
Misturas Heterogêneas
Tamização
Método utilizado
na separação de
substâncias
com diferentes
tamanhos.
Utiliza-se uma
peneira.
Método rudimentar
onde a separação
ocorre por
diferenças de
tamanho, cor, etc.
Exemplo :
separação do lixo
doméstico.
Levigação
Método onde separam-se
as substâncias por
diferença de densidade.
A substância mais
densa vai para o fundo.
É usado em minas de
metais preciosos
(garimpos ) para
separar o ouro do
cascalho.
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Flotação
Método onde separamse as substâncias
por diferença de
densidade.
A substância mais leve
sobe.
Utiliza-se um filtro,
como por exemplo:
o coador de café,
aspirador de pó,
filtro de óleo, etc.
É usado para separar a
madeira em rios.
Decantação
Filtro de água para aquários
Separação Magnética
É utilizada na separação
entre sólidos que
possuam
propriedades
magnéticas como
ferro, níquel ou
cobalto.
Método que utiliza a
ação da gravidade
sobre as partículas
fazendo-as depositar.
A poeira se acumula
sobre móveis e objetos
por decantação.
Filtração
Método muito utilizado
para separar
misturas de sólidos
e líquidos ou sólido
de gases.
Tanque de decantação utilizado
Para purificação da água.
O aparelho utilizado é o
eletroímã.
Detector de metais
Substâncias Magnéticas
Classificação das substâncias em função da
magnetização:
Substância Paramagnética:
São substâncias que quando sujeitas a um campo
magnético são ligeiramente atraídos.
Substância Ferromagnéticas:
São aquelas que, quando sujeitas a um campo
magnético, são facilmente atraídas.
Substâncias Magnéticas
Substância Ferrimagnéticas:
são óxidos e misturas de óxidos com materiais
ferromagnéticos que apresentam propriedades
magnéticas.
Substância Diamagnéticas:
são aquelas que, quando sujeitas a um campo
magnético muito forte, são ligeiramente
repelidas.
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Alguns Materiais de Laboratório
Centrifugação
Método que serve de
aceleração para a
decantação.
Utiliza-se uma
centrífuga de alta
rotação.
As centrífugas são
utilizadas na
separação dos
componentes do
sangue.
Partículas Fundamentais
Estrutura Atômica
Elementar
Na constituição de um átomo,
em geral, participam as partículas
fundamentais que são:
próton
nêutron
elétron.
Partículas Fundamentais
Estrutura Elementar do Átomo
Estrutura Elementar do Átomo
Quadro das Partículas Fundamentais
Eletrosfera
Elétrons
Prótons
Núcleo
Nêutrons
Partícula
Carga
Massa
Próton
Nêutron
Positiva
Neutra
1u
1u
Elétron
Negativa
Desprezível
Observação:
A massa do elétron é desprezível por ser,
aproximadamente 1840 vezes menor que a do próton.
-30
(massa relativa do próton ≈ 1,6.10 g)
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Número Atômico
É o número de prótons que o átomo possui em seu
núcleo.
Número das Partículas
Fundamentais
Sobre o número atômico podemos observar que:
É representado pela letra Z.
É a principal característica de um átomo, isto é, todo e
qualquer átomo será reconhecido por seu número
atômico
( RG do átomo ).
Número Atômico
Os átomos por sua natureza são
eletricamente neutros. Em um átomo
neutro e no seu estado fundamental,
temos:
no de prótons = no de elétrons
Número de Massa
É a soma algébrica do número de prótons e de
nêutrons que um átomo possui em seu núcleo.
Sobre o número de massa podemos observar que:
É representado pela letra A;
Através do número de massa podemos calcular o
valor matemático do número de nêutrons.
A=Z+N
Número de Nêutrons
É o número de partículas neutras que um átomo
possui em seu núcleo.
Sobre o número de nêutrons podemos observar que:
É representado pela letra N;
Fenômenos Com o Número
de Partículas do Átomo
O número de nêutrons não é uma característica
fundamental do núcleo de um átomo.
N=A-Z
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Isotopia
Exemplo de Isotopia
É o fenômeno onde átomos apresentam o mesmo
número de prótons em seu núcleo, isto é,
mesmo número atômico.
O hidrogênio apresenta três isótopos.
Os átomos que apresentam o fenômeno da isotopia
são chamados de isótopos.
Os isótopos apresentam as mesmas propriedades
químicas pois são átomos iguais apenas
diferenciando-se em número de massa e de
nêutrons.
Isótopo Representação % na natureza Composição
Prótio
1
H1
99,98 %
Deutério
1
H2
0,010 %
Trítio
1
H3
10-7 %
Símbolo de um Elemento
Químico
Elemento Químico
É o conjunto de isótopos, isto é, conjunto de
átomos que apresentam o mesmo número
atômico.
Por exemplo:
ZE
Onde:
Prótio ( 1H1 )
Elemento
Hidrogênio
O símbolo de um elemento químico pode ser
representado por:
Deutério ( 1H2 )
Trítio ( 1H3 )
A
Z: representa o número atômico
E: representa o símbolo do elemento
A: representa o número de massa e sempre será o
maior número.
Massa Atômica
Isobaria
É a média ponderada dos números de massas
dos isótopos que constituem este elemento.
É o fenômeno onde átomos diferentes entre si
apresentam o mesmo número de massa.
Número de
Massa (A)
Átomo
Elemento
Químico
Número de
Inteiro
Número com
Virgula
Massa
Atômica
40,01
20Ca
223
87Fr
Elemento Químico
Átomo
Átomos isobáricos possuem o mesmo número de
massa e diferentes números atômicos e de
nêutrons.
São átomos que não possuem as mesmas
propriedades químicas.
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Exemplo de Isobaria
11Na
23
12Mg
Isotonia
É o fenômeno onde átomos diferentes entre si
apresentam o mesmo número de nêutrons.
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Observe no esquema que os dois
átomos apresentam o mesmo número de
massa.
Os isótonos possuem o mesmo número de
nêutrons e diferentes números de massa e
atômico.
São átomos que não apresentam as mesmas
propriedades químicas.
Exemplo de Isotonia
27
13Al
No átomo de Al:
28
14Si
No átomo de Si:
A=Z+N
A=Z+N
N=A-Z
N=A-Z
N = 27 - 13
N = 28 - 14
N = 14
Recordando
Fenômeno
Z
A
N
isotoPia
=
≠
≠
isobAria
≠
=
≠
isotoNia
≠
≠
=
N = 14
Os átomos Al e Si apresentam
MESMO número de nêutrons.
Ionização
Formação de Cátion e Ânion
Átomo Neutro
Processo pelo qual um átomo ou
uma partícula neutra recebe ou
perde elétrons, transformando-se
em íons.
+
no de p = no de e
Perder Elétrons
Ganhar Elétrons
no de p+ > no de e-
no de p+ < no de e-
Átomo Positivo
Átomo Negativo
Cátion
-
Ânion
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Espécies Isoeletrônicas
São espécies químicas que, por processos de
ionização diferentes, possuem o mesmo
número de elétrons.
Exemplos:
0
10Ne
+1
11Na
+2
12Mg
H2 O
10 elétrons
10 elétrons
10 elétrons
10 elétrons
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