Tópico 1 - Estados da Matéria

INFORMAÇÃO PRELIMINAR

Na próxima aula, você vai aprender os conceitos de matéria,

propriedades e transformações. Eles são essenciais para definir a

Química como ciência.

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Propriedades gerais da matéria

Metas da aula

Caracterizar elementos, substâncias simples e compostas e

misturas.

Descrever os estados físicos da matéria.

Descrever as unidades fundamentais do Sistema

Internacional e aplicá-las na determinação de propriedades

fundamentais da matéria.

Objetivos

Esperamos que, ao final desta aula, você

seja capaz de:

• Caracterizar substâncias simples,

compostas e misturas.

• Identificar elementos comuns na tabela

periódica.

• Avaliar propriedades e transformações,

distinguindo se são de natureza física ou

química.

• Determinar unidades de grandezas

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físicas com base nas unidades

fundamentais do Sistema Internacional

de Unidades (SI).

1. A perspectiva molecular da química

• A matéria é o material físico do universo, é tudo que tem

massa e ocupa espaço.

• A matéria é constituída de relativamente poucos elementos.

• No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e

moléculas.

• Os átomos se combinam para formar moléculas.

• As moléculas podem consistir do mesmo tipo de átomos ou de

diferentes tipos de átomos.

1.1 Classificação da matéria 1.1.1 Estados da matéria • A matéria existe em três estados físicos: sólido, líquido ou

gás.

• Essas três formas de matéria são chamadas de estados da

matéria.

• Os gases não têm forma nem volume definidos e podem ser

comprimidos para formarem líquidos.

• Os líquidos não têm forma, mas têm volume.

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• Os sólidos são rígidos e têm forma e volume definidos.

1.1.2 Substâncias puras e misturas • Os átomos consistem de apenas um tipo de elemento.

• As moléculas podem ter apenas um tipo de átomo (um

elemento) ou de diferentes tipos de átomos (um composto).

• Uma substância pura é a matéria que tem propriedades

distintas e uma composição que não varia de amostra para

amostra.

• Existem dois tipos de substâncias puras: elementos e

compostos.

• Os elementos não podem ser decompostos em substâncias

mais simples.

• Se mais de um átomo, elemento ou composto são

encontrados juntos, então a substância é uma mistura.

• Portanto, misturas são combinações de duas ou mais

substâncias nas quais cada uma mantém sua própria

identidade química.

• Se a matéria não é totalmente uniforme, então ela é uma

mistura heterogênea.

• Se a matéria é totalmente uniforme, ela é homogênea,

também chamada de solução.

• Se a matéria homogênea pode ser separada por meios

físicos, então ela é uma mistura.

• Se a matéria homogênea não pode ser separada por meios

físicos, então ela é uma substância pura.

• Se uma substância pura pode ser decomposta em algo mais,

então ela é um composto.

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1.1.3 Elementos

• Se uma substância pura não pode ser decomposta em algo

mais, então ela é um elemento.

• Existem 114 elementos conhecidos.

• A cada elemento é dado um único símbolo químico (com uma

ou duas letras).

• Os elementos são à base de constituição da matéria.

• A crosta terrestre consiste de 5 elementos principais. São

eles: oxigênio, silício, alumínio, ferro e cálcio.

• O corpo humano consiste basicamente de 3 elementos

principais: oxigênio, carbono e hidrogênio

• Os símbolos químicos com uma letra têm aquela letra

maiúscula (por exemplo, H, B, C, N, etc.)

• Os símbolos químicos com duas letras têm apenas a primeira

letra maiúscula (por exemplo, He, Be).

1.1.4 Compostos

• A maioria dos elementos se interage para formar compostos.

• As proporções de elementos em compostos são as mesmas,

independentemente de como o composto foi formado.

• Lei da Composição Constante (ou Lei das Proporções

Definitivas):

– A composição de um composto puro é sempre a

mesma.

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– Exemplo: Quando a água é decomposta, sempre haverá

duas vezes mais gás hidrogênio formado do que gás

oxigênio.

1.2 Propriedades de Matéria 1.2.1 Mudanças físicas e químicas

• Cada substância tem um conjunto único de propriedades

físicas e químicas que podem ser usadas para identificá-la.

• Quando uma substância sofre uma mudança física, sua

aparência física muda.

– Exemplo: O derretimento do gelo: um sólido é

convertido em um líquido.

• Durante uma mudança física, a matéria não muda sua

composição.

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• Quando uma substância muda sua composição, ela sofre uma

alteração química.

– Exemplo: Quando o hidrogênio puro e o oxigênio puro

reagem completamente, eles formam água pura. No

frasco contendo água não há sobra de oxigênio nem de

hidrogênio.

• As propriedades físicas intensivas não dependem da

quantidade de substância presente.

– Exemplos: densidade, temperatura e ponto de fusão.

• As propriedades físicas extensivas dependem da quantidade

de substância presente.

– Exemplos: massa, volume e pressão.

1.2.2 Separação de misturas

• As misturas podem ser separadas se suas propriedades

físicas são diferentes.

• Os sólidos podem ser separados dos líquidos através de

filtração.

• O sólido é coletado em papel de filtro, e a solução, chamada

de filtrado, passa pelo papel de filtro e é coletada em um

frasco.

• As misturas homogêneas de líquidos podem ser separadas

através de destilação.

• A destilação necessita que os diferentes líquidos tenham

pontos de ebulição diferentes. Basicamente, cada

componente da mistura é fervido e coletado.

• A fração com ponto de ebulição mais baixo é coletada

primeiro.

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• A cromatografia pode ser utilizada para separar misturas que

têm diferentes habilidades para aderirem a superfícies sólidas.

• Quanto maior a atração do componente pela superfície

(papel), mais lentamente ele se move.

• Quanto maior a atração do componente pelo líquido, mais

rapidamente ele se move.

• A cromatografia pode ser utilizada para separar as diferentes

cores de tinta de uma caneta.

Exercícios

1. Dê o símbolo químico dos seguintes elementos: a) alumínio b) sódio c) bromo; d) cobre e) silício f) nitrogênio g) magnésio h) hélio

2. Dê o nome aos elementos químicos representados pelos

seguintes símbolos

a) Mn b) Pb c) F d) Sn e) As f) Au g) Ag h) Cr

3. Uma substância branca e sólida A é fortemente aquecida em

ausência de ar. Ela decompõe-se para formar uma nova

substância branca B e um gás C. O gás tem as mesmas

propriedades que o produto obtido quando carbono é

queimado com excesso de oxigênio. Baseado nessas

observações, podemos determinar se os sólidos A e B são

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elementos ou compostos? Justifique suas conclusões para

cada substância.

4. Classifique cada um dos seguintes itens como substância

pura ou mistura; no caso de uma mistura, indique se é

homogênea ou heterogênea: a) Arroz-doce b) água do mar c) magnésio d)

gasolina e) ar f) suco de tomate

g) cristais de iodo h) areia

5. Caracterize cada um dos seguintes itens como um processo

físico ou químico: a) Corrosão do alumínio metálico b) fusão do gelo c)

trituração da aspirina d) digestão de uma bala e) explosão da

nitroglicerina.

6. Sugira um método de separação em seus dois componentes

para cada uma das seguintes misturas: a) Açúcar e areia b) ferro e enxofre.

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Referências bibliográficas

1) Brown, L. T.; Lemay Jr., H. E.; Bursten, B. E.; Burdge, J. R.

Química a Ciência Central. 9ª ed. São Paulo: Pearson Prentice

Hall, 2005.

2) Russel, J. B. Química Geral v. 1 e v. 2, 2ª ed. São Paulo: Makron

Books, 1994.

3) Brown, L. S.; Holme, T. A. Química Geral Aplicada à Engenharia,

1ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2009.

4) Jones, L.; Atkins, P. Princípios de Química – questionando a vida

moderna e o meio ambiente. 3ª ed. Artmed Bookman, 2006.