1- Sistema

Sistema é uma porção limitada do universo, considerada como um todo para efeito de estudo.

Sistema homogêneo ou material homogêneo ou matéria homogênea é aquele que apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinado.

Sistema heterogêneo ou material heterogêneo ou matéria heterogênea é aquele que não apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinado.

Fases são as diferentes porções homogêneas, limitadas por superfícies de separação, que constituem um sistema heterogêneo.

Os sistemas homogêneos são monofásicos ou unifásicos. Os sistemas heterogêneos são polifásicos, podendo ser bifásicos, trifásicos, etc.

Sistema com n componentes sólidos como regra tem n fases. Sistema com n gases sempre tem uma única fase. Não existe sistema heterogêneo de dois ou mais gases.

Sistema heterogêneo ou é uma mistura (heterogênea) ou é uma substância pura em mudança de estado físico.

Sistema homogêneo ou é uma mistura (homogênea) ou é uma substância pura num único estado físico.

 

Notas: 

- Normalmente quando um material é heterogêneo ele é composto por várias composições que fazem parte de suas fases, lembrando que independente da fase, as composições são as mesmas em todas elas.

2- Mistura e substância pura

Mistura é qualquer sistema formado de duas ou mais substâncias puras, denominadas componentes. Pode ser homogênea ou heterogênea, conforme apresente ou não as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinada.

Toda mistura homogênea é uma solução, por definição.

 

Mistura comum 

A temperatura de uma mistura não permanece constante durante todo o processo da mudança de estado. Vejamos agora dois gráficos, um que nos mostra a solidificação de água salgada, e outro que nos mostra o aquecimento de água doce: 

Com isso podemos concluir que uma mistura comum, pode apresentar tanto ponto de fusão, como ponto de ebulição, ambos podendo ser variáveis. 

 

3- Mistura eutética e mistura azeotrópica

Existem misturas que, como exceção, se comportam como se fossem substâncias puras no processo de fusão, isto é, a temperatura mantém-se inalterada no início ao fim da fusão. Essas são chamadas misturas eutéticas.

Existem misturas que, como exceção, se comportam como se fossem substâncias puras em relação à ebulição, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do início ao fim da ebulição. Essas são chamadas misturas azeotrópicas.

- Misturas eutéticas  

Com relação à fusão e à solidificação, as misturas eutéticas, se portam exatamente como fossem as substâncias puras, ou seja, elas têm o seu ponto de fusão constante. 

Observando o topo das fusões, notamos que a temperatura da fusão de um eutético é inferior com relação à dos seus componentes. 

Observe o exemplo: 

Cádmio (40%) e bismuto (60%) Cádmio puro PF = 320ºC Bismuto puro PF = 280ºC Eutético PF = 140ºC  

Vejamos a ilustração abaixo:

  Vejamos o gráfico abaixo:

 

- Misturas azeotrópicas 

Essas misturas se portam como substâncias puras, no processo de ebulição, portanto seu ponto de ebulição é constante. Quando se tem uma mistura de 4% de água com 96% de álcool é considerada uma mistura azeotrópica, permanecendo constante durante todo o processo de ebulição, sem que o sistema se desfaça em seus componentes. 

Observe o exemplo: 

Álcool (96%) e água (4%) Água pura PE = 100ºC Álcool puro PE = 78,3ºC Mistura azeotrópica PE = 78,2ºC 

Vejamos a ilustração abaixo:

 

Se quisermos representar essa mistura graficamente, ficara assim:

Substância pura é todo material com as seguintes características:

Unidades estruturais (moléculas, conjuntos iônicos) quimicamente iguais entre si.Composição fixa, do que decorrem propriedades fixas, como densidade, ponto de fusão e de ebulição, etc.A temperatura se mantém inalterada desde o início até o fim de todas as suas mudanças de estado físico (fusão, ebulição, solidificação, etc.).Pode ser representada por um fórmula porque tem composição fixa.Não conserva as propriedades de seus elementos constituintes, no caso de ser substância pura composta.

As misturas não apresentam nenhuma das características acima. Essas são as diferenças entre as misturas e as combinações químicas (substâncias puras compostas).

Não é conhecida nenhuma mistura que seja eutética e azeotrópica simultaneamente.

4- Substância simples composta e alotropia

Substância simples é toda substância pura formada por átomos de um único elemento químico.

Substâncias compostas é toda substância pura formada por átomos de dois ou mais elementos

Alotropia é o fenômeno em que um mesmo elemento químico (átomos de mesmo Z) forma duas ou mais substâncias simples diferentes.

Elemento Variedades alotrópicas

Carbono (C) Diamante (Cn) Grafite (Cn)

Oxigênio (O) Oxigênio (O2) Ozônio (O3)

Fósforo (P) Fósforo branco (P4) Fósforo vermelho (Pn)

Enxofre (S) Enxofre rômbico (S8) Enxofre monoclínico (S8)

Grandeza molecular Substância simples

moléculas monoatômicas gases nobres

moléculas biatômicas H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2

moléculas triatômicas O3

moléculas tetratômicas P4

moléculas octatômicas S8

moléculas gigantes (macromoléculas)

Pn, Cn, todos os metais (Nan, Can, Agn)

 

Diferenças entre alótropos 

O elemento alótropo pode diferenciar-se em: 

- na quantidade de átomos que uma molécula de um elemento contém, por exemplo, oxigênio e ozônio, que são compostos de moléculas cuja atomicidade é de 2(O2) e

3(O3), e acontece também entre o fósforo branco (P4), e fósforo vermelho (Pn). 

- na estrutura cristalina – ocorre com o diamante e com a grafita, os átomos da grafita liga-se a três átomos, e no diamante cada átomo liga-se a quatro átomos, o que faz

com que as camadas fiquem empilhadas. As formas alotrópicas do enxofre têm suas moléculas organizadas de formas diferentes.

ANÁLISE IMEDIATAConjunto de processos de separação dos componentes das

misturas.

HOMOGÊNEAS

Destilação simples(sólido + líquido)Por aquecimento, só o líquido entra em ebulição, vaporiza-se e a seguir condensa-se, separando-se do sólido.

Destilação fracionada(líquido + líquido)Por aquecimento, os líquidos vaporizam-se e a seguir condensam-se, separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus PE.

Liquefação fracionada(gás + gás)Por resfriamento da mistura, os gases se liqüefazem separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus PE.

Aquecimento simples(gás + líquido)Por aquecimento abaixo do PE do líquido, o gás dissolvido é expulso.

HETEROGÊNEAS

Todasas fasessão sólidas

Catação - Os fragmentos são catados com a mão ou pinça.

Ventilação - Separação do componente mais leve por corrente de ar.

Levigação - Separação do componente mais leve por corrente de água.

Flotação - Separação por um líquido de densidade intermediária.

Dissolução fracionada - Separação por meio de um líquido que dissolve apenas um componente.

Separação magnética - Apenas um componente é atraído pelo ímã.

Fusão fracionada - Separação por aquecimento da mistura até a fusão do componente de menor PF.

Cristalização fracionada - Adiciona-se um líquido que dissolva todos os sólidos. Por evaporação da solução obtida, os componentes cristalizam-se separadamente.

Peneiração ou tamização - Os componentes estão reduzidos a grãos de diferentes tamanhos.

Pelo menosuma das fases não ésólida

Sedimentação - Separação de duas ou mais camadas devido a diferentes densidades.

Decantação - Após a sedimentação a fase líquida é escoada.

Filtração - Separa a fase líquida ou gasosa da sólida por meio de uma superfície porosa.

Centrifugação - Decantação acelerada por um centrífuga.

 

Separação dos compostos de misturas heterogêneas

 

Vejamos cada um deles: 

A peneiração é responsável por impedir que objetos, e peixes, não penetrem na instalação, pois se isso ocorrer poderá causar danos ao processo. 

A pré-cloração é responsável pela eliminação de microorganismos, utilizando o cloro (Cl1). 

A floculação é processo que lida com as partículas sólidas, é necessário sulfato de alumínio, hidróxido de alumínio, para que as partículas se tornem flocos. 

A decantação é responsável pela sedimentação dos flocos sólidos. 

A filtração possui um filtro composto por areia, que mantêm todas as partículas sólidas que restaram. 

A pós-cloração é responsável por manter a água limpa, colocando uma quantidade necessária de cloro. 

Areação, controle de acidez e fluoretação, esse processo não é obrigatório, pode-se adicionar íons F, responsável para a redução de cáries dentárias. 

Separação dos compostos de misturas homogêneas 

 Aparelho de destilação

Destilação fracionada do petróleo

2- Critérios de pureza

Critérios de pureza são testes de laboratórios para verificar se uma substância é pura. Os mais usados são determinação de PF, PE, d e solubilidade.

Fenômeno físico é aquele que não altera as moléculas e/ou íons das substâncias participantes.

Fenômeno químico é aquele que altera as moléculas e/ou íons de pelo menos uma das substâncias participantes. 

3- Reação química e equação química

Reação química é um fenômeno químico.

Equação química é a representação de uma reação química por meio das fórmulas das substâncias participantes.

Nas reações químicas há conservação dos átomos de todos os elementos. Os átomos dos reagentes são os mesmos dos produtos e em igual número, por isso a equação deve ser balanceada.