Estudo da matéria
Matéria - é qualquer coisa que possui massa,
ocupa espaço e está sujeita a inércia; é
sempre constituída de partículas elementares
com massa não-nula (como os átomos, e em
escala menor, os prótons, nêutrons e elétrons).
Energia – é o potencial inato para executar trabalho ou
realizar uma ação. O termo energia também pode
designar uma determinada condição de trabalho (calor,
trabalho mecânico – movimento - ou luz).
Massa é (a grosso modo), o mesmo que quantidade de
matéria, P=m.g.
Teoria da Relatividade de Albert Einstein, a equação
téorica E = m·c² mostra a relação entre energia (E) (em
qualquer forma) e a massa (m) de um corpo;
Em termos simples, E (Joules) = m (quilogramas) · c
(299.792.458)².
Ex.:um corpo cuja massa fosse 1Kg poderia, em teoria,
ser convertido em energia, nas seguintes quantidades
(aproximadas): 90 PJ (90 000 000 000 000 000 J ou 9.1016
J) ou 25 TWh (25 000 000 000 kw/h ou 25.109kw/h)
Em 6 de Agosto de 1945, Hiroshima foi o alvo principal da
primeira missão de ataque nuclear dos E.U.A., a bomba de
gravidade (Little Boy), uma arma de fissão nuclear do tipo
balístico com 60 kg de
235,
94U
explodiu a cerca de 600m do
solo, com a potência equivalente a 13kton de TNT, matando
aproximadamente
de
70.000
a
80.000
pessoas
instantaneamente, e danificando ou destruindo cerca de 90%
das edificações.
Na manhã de 9 de Agosto de 1945, a arma Fat Man, com
aproximadamente 6,4kg de
239, explodiu 469m acima do
Pu
92
solo matando cerca de 40.000 pessoas instantâneamente.
A Linguagem da Química
• Elementos e Substâncias Elementares
• Substâncias puras que não são decompostas em
outras substâncias através de métodos usuais.
Alumínio
Sódio
Bromo
-
Compostos Químicos
são constituídos de
átomos e portanto podem ser decompostos
nestes átomos.
O composto vermelho é
constituído por
• níquel (Ni) (cinza)
• carbono (C) (preto)
• hidrogênio (H) (branco)
• oxigênio (O) (vermelho)
• nitrogênio (N) (azul)
Uma MOLÉCULA é a menor unidade de um
composto que retém as características
químicas deste composto.
A composição das moléculas é dada pela
FÓRMULA MOLECULAR
H2O
C8H10N4O2 - cafeína
A Natureza da Matéria
Ouro
Mercúrio
Os químicos se interessam pela natureza
da matéria e como isto se relaciona aos
átomos e moléculas.
Grafite e Diamante — estruturas
diferentes de átomos de carbono, que
refletem suas propriedades físicas.
Química e a Matéria
Podemos explorar o mundo:
• MACROSCÓPICO — Aquilo que
podemos VER;
• Para
compreender
os
mundos
PARTICULADOS que não podemos
ver.
• Escrevemos
SÍMBOLOS
para
descrever estes mundos.
Uma Visão Química da
Água
Macroscópica
H2O
(gás, líquido, sólido)
Particulada
Simbólica
A Visão de
Um Químico
Macroscópica
2 H2(g) + O2(g)  2 H2O(g)
Particulada
Simbólica
Estados da Matéria
• SÓLIDOS — possuem forma rígida e volume
fixo. A forma externa pode refletir o arranjo
molecular e atômico.
• LÍQUIDOS — Não possuem forma fixa e
podem
não
recipiente.
preencher
totalmente
um
• GASES — se expandem para preencher seu
recipiente.
Natureza Cinética da Matéria
A matéria consiste de átomos e
moléculas em movimento.
Fenômenos Físicos e Químicos
Transformações Físicas – não alteram a
identidade química da substância, está
relacionada somente com mudança de estado
de agregação da matéria.
Transformações Químicas – alteram a
identidade química da substância. Ex: a queima
de um papel, o cozimento de um ovo, etc.
Mudanças Físicas
Algumas mudanças físicas:
• Ebulição de um líquido
• Fusão de um sólido
• Dissolução de um sólido em
um líquido formando uma
mistura homogênea — uma
SOLUÇÃO.
Substância Pura – é toda substância cuja fusão e
ebulição ocorrem em temperaturas constantes,
e podem ser classificada em simples ou
composta.
Substância Pura Simples – é toda substância que
é formada por um único tipo de elemento
químico.
Substância Pura Composta – é toda substância
que é formada por pelo menos dois tipos de
elementos químicos, e pode ser decomposta em
substâncias pura simples.
Propriedades Gerais da Matéria:
• Extensão – indica o espaço ocupado pela matéria.
• Impenetrabilidade – a conceito de onde estiver um corpo
não pode estar outro;
• Mobilidade – poder ocupar sucessivamente diferentes
posições no espaço;
• Compressibilidade – poder diminuir de volume sob acção
de outras forças;
• Elasticidade – poder de voltar a tomar a forma original no
momento de dissipação de todas as forças que lhe foram
aplicadas;
• Inércia – um corpo não pode alterar por si o seu estado de
repouso ou de movimento, se avalia pela massa;
• Ponderabilidade – um corpo quando sujeito a um campo
gravitacional, avalia-se pelo peso;
• Divisibilidade – poder de se dividir em partículas menores
que a original.
Propriedades específicas da Matéria:
Físicas, Químicas e Organolépticas.
• Peso especifico;
• Porosidade;
• Estrutura;
• Dureza;
• Solubilidade;
• Densidade;
• Calor específico;
• Condutibilidade;
• Magnetismo;
• Combustão;
• Hidrólise;
• Pontos de fusão, condensação, solidificação e ebulição.
DENSIDADE – uma propriedade
física importante e útil
massa (g)
Densidade 
3
volume(cm )
Mercúrio
Platina
Alumínio
13,6 g/cm3
21,5 g/cm3
2,7 g/cm3
Problema:
Um pedaço de cobre tem uma
massa de 57,54 g. Ela tem 9,36 cm de
comprimento, 7,23 cm de largura e 0,95 mm de
espessura. Calcule a densidade (g/cm3).
massa (g)
Densidade 
3
volume(cm )
Estratégia
1. Coloque as dimensões em unidades iguais.
2. Calcule o volume em centímetros cúbicos.
3.
Calcule a densidade.
SOLUÇÃO
1. Coloque as dimensões em unidades iguais.
1cm
0.95 mm •
= 0.095 cm
10 mm
2. Calcule o volume em centímetros cúbicos.
(9.36 cm)(7.23 cm)(0.095 cm) = 6.4 cm3
Note que há apenas 2 algarismos significativos na resposta!
3. Calcule a densidade.
57.54 g
6.4 cm3
= 9.0 g/ cm3
PROBLEMA: O mercúrio (Hg) tem densidade
= 13,6 g/cm3. Qual é a massa de 95 mL de Hg
em gramas? E em libras?
Resolva o problema usando
ANÁLISE DIMENSIONAL.
PROBLEMA: O mercúrio (Hg) tem densidade = 13,6 g/cm3.
Qual é a massa de 95 mL de Hg em gramas? E em libras?
Primeiro, note que 1
cm3 = 1 mL
Estratégia
1.Use a densidade para calcular a massa (g) a
partir do volume.
2.Converta a massa (g) em massa (lb)
É necessário conhecer o fator de conversão:
1 lb = 454 g
PROBLEMA: O mercúrio (Hg) tem densidade = 13,6 g/cm3.
Qual é a massa de 95 mL de Hg em gramas? E em libras?
1.
Converta volume em massa
13.6 g
3
95 cm •
= 1.3 x 103 g
cm3
2.
Converta massa (g) em massa (lb)
1.3 x 103 g •
1 lb
= 2.8 lb
454 g
Propriedades Químicas e
Mudanças Químicas
• A queima de hidrogênio (H2) e
oxigênio (O2) dá H2O.
• Mudança Química ou reação
química — transformação de
um ou mais átomos ou
moléculas em uma ou mais
moléculas diferentes.
Tipos de Observações e
Medidas
• Fazemos observações QUALITATIVAS
de reações — mudanças de cor e
estado físico.
• Também
fazemos
MEDIDAS
QUANTITATIVAS,
que
envolvem
números.
• Usamos unidades no SI — baseadas
no sistema métrico.
UNIDADE DE MEDIDA
Usamos unidades SI — baseadas no
sistema métrico
Comprimento – Metro (m)
Massa – Quilograma (kg)
Tempo – Segundo (s)
Temperatura – Graus Celsius (˚C) ou
kelvins(K)
Unidades de Comprimento
• 1 quilômetro (km) = ? metros (m)
• 1 metro (m) = ? centímetros (cm)
• 1 centímetro (cm) = ? milímetro (mm)
• 1 nanômetro (nm) = 1,0 x 10-9 metro
distância O—H =
9,4 x 10-11 m
9,4 x 10-9 cm
0,094 nm