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.
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