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Química Professor: Albério Riccio Filho
O Que é Química? Química é uma Ciência Experimental que estuda a estrutura, composição e a transformação da matéria.
O Método Científico OBSERVAÇÕES EXPERIÊNCIAS LEIS EXPERIMENTAIS HIPÓTESES TEORIAS & MODELOS
CIÊNCIA: é o conjunto de atividades que visam observar, experimentar, explicar e relacionar os fenômenos da natureza, criando leis, teorias e modelos cada vez mais gerais, que nos permitam prever e controlar os fenômenos futuros.
Tecnologia: é a ciência aplicada
ESTRUTURA ESTRUTUR A DA MATÉRIA A matéria é formada por moléculas, que por sua vez são formadas por partículas minúsculas chamadas de átomos.
Elementos Químicos Átomos
Nome
Símbolo
Natureza
Ferro
Fe
Fe3O4
Cálcio
Ca
CaCO3
Prata
Ag (Argentum)
Ag
Oxigênio
O
O2
Átomos & Moléculas H
+
H
H H H
H + H
+
Átomos
O
H O
Moléculas
Sistemas Materiais
Substância Pura
Simples
Composta
Mistura
Homogênea
Heterogênea
Substâncias Puras
SIMPLES
COMPOSTA
MISTURAS AR
HOMOGÊNEA solução
ÁGUA + AREIA
HETEROGÊNEA
CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA SISTEMAS HOMOGÊNEOS
SUBSTÂNCIAS PURAS
MISTURAS DE UMA FASE
SISTEMAS HETEROGÊNEOS
MISTURAS DE MAIS DE UMA FASE
SUBSTÂNCIAS EM MUDANÇA DE ESTADO
OUTROS CONCEITOS
ATOMICIDADE
VARIEDADE ALOTRÓPICA
FENÔMENOS (Transformações): QUÍMICOS E FÍSICOS
ATOMICIDADE
Atomicidade
Substâncias
Monoatômica
He, Ne, Ar, Kr
Diatômica
H2, N2, HCl, CO
Tetratômica
P4 (fósforo branco)
Indeterminada
P(verm), C(graf), metais
Atomicidade se refere ao número de átomos que compõem uma substância
VARIEDADE ALOTRÓPICA
Variação Variaç ão na arrumação dos átomos
C(grafite)
estrutura amorfa
C(diamante)
estrutura cristalina
Variação na atomicidade
O2 (Oxigênio)
O3 (Ozônio)
FENÔMENO QUÍMICO Combustão do álcool etílico
H3C- CH2- OH + 3O2 Reagentes
2CO2 + 3H2O Produtos
O fenômeno químico transforma a natureza íntima da matéria.
FENÔMENO FÍSICO Estados físicos da matéria SUBLIMAÇÃO
FUSÃO
SOLIDIFICAÇÃO
SÓLIDO GASOSO
VAPORIZAÇÃO
CONDENSAÇÃO
LÍQUIDO
O fenômeno físico não altera a natureza da matéria
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. Consid Considere ere os sist sistema emass a segu seguir ir,, em que que os os átomo átomoss são representados por esferas:
I
II
III
IV
Determine onde encontramos: a) Substância pura; b) Mistura; c) Somente substância simples; d) Somente substância composta.
Considere apenas o sistema III, determine:
a) O número de átomos presentes; b) O número de elementos químicos; c) O número de moléculas; d) O número de substâncias; e) O número de substâncias binárias; f) O número de substâncias diatômicas.
2. Considere o sistema representado abaixo. Pode-se descrever o sistema em questão como constituido por:
a) Tr Três ês fa fase sess e um co comp mpon onen ente te.. b)) Du b Duas as fas fases es e doi doiss comp compon onen ente tes. s. c) Tr Três ês fa fase sess e do dois is co comp mpon onen ente tes. s. d) Tr Três ês fas fases es e tr três ês com compo pone nent ntes es..
3. Os diferentes tipos de matéria podem ser classificados em dois grupos: Substâncias puras e misturas. As substâncias puras podem ser simples e compostas. Considerando esse modo de classificação, pode-se afirmar: (01) O ar atmosférico é uma substância pura . (02) A água é uma substância simples. (04) O sangue é uma mistura. (08) Uma solução de açúcar é uma mistura (16) O oxigênio e o ozônio são substâncias distintas, embora constituídas por átomos de um u m mesmo elemento. (32) A matéria que contém três tipos de moléculas é uma substância composta. (64) A matéria que contém apenas um tipo de molécula é uma substância simples, mesmo que cada molécula seja formada por dois átomos diferentes.
4. Observe os seguintes fatos: I – Uma pedra de naftalina deixada no armário. arm ário. II – Uma vasilha com água deixada no freezer. III – Uma vasilha com água deixada no fogo. IV – O derretimento de um pedaço de chumbo quando aquecido. Nestes fatos estão relacionados corretamente os seguintes fenômenos:
a) I – sublimação, II – solidificação, III – vaporização, IV – fusão. b) I – sublimação, II – solidificação, III – fusão, IV –vaporização. c) I – fusão, II – sublimação, III –vaporização, IV – solidificação. d) I – vaporização, II- solidificação, III – fusão, IV – sublimação. e) I – vaporização, II – sublimação, II –fusão, IV – solidificação.
5. Qual dos fenômenos a seguir não envolve reações químicas? a) Fusão de ge gello. b)) Di b Diges gestão tão de de alime aliment ntos. os. c) Com omb bus usttão. d) Qu Quei eim ma de de ve vela la.. e) Ex Expl plos osão ão de din dinam amit ite. e.
PROPRIEDADES DA MATÉRIA
PROPRIEDADES GERAIS
PROPRIEDADES FUNCIONAIS
PROPRIEDADES ESPECÍFICAS:
PROPRIEDADES GERAIS
Massa
Volume
Inércia
impenetrabilidade
Dureza
As propriedades gerais são comuns a todos os materiais.
PROPRIEDADES FUNCIONAIS
Hidrocarbonetos são inflamáveis.
Os ácidos têm sabor azedo.
Os sais fundidos conduzem corrente elétrica. As propriedades funcionais são aquelas apresentadas por um grupo de substâncias, chamado função química .
PROPRIEDADES ESPECÍFICAS
Ponto de Fusão / Solidificação
Ponto de Ebulição / Liquefação
Densidade ou Massa Específica
Coeficiente de Solubilidade
As propriedades específicas caracterizam cada tipo de substância .
Ponto de Fusão / Solidificação Ponto de Fusão é a temperatura em que uma substância muda do estado sólido para o estado líquido.
Ponto
de Solidificação corresponde ao processo inverso, embora as temperaturas sejam equivalentes. Obs. O PF e o PS são obtidos em uma dada pressão, quando esta não é citada, considera-se a pressão atmosférica
Ponto de Ebulição / Liquefação Ponto de Ebulição é a temperatura em que uma substância muda do estado líquido para o estado gasoso.
Ponto
de liquefação corresponde ao processo inverso, embora as temperaturas sejam equivalentes. Obs. O PE e o PL são obtidos em uma dada pressão, quando esta não é citada, considera-se a pressão atmosférica
Curva de Aquecimento da água T°C G LeG
100
L SeL 0 - 20
S
tempo
Curva de Resfriamento da água T°C G 100
LeG
L SeL 0 - 20
tempo
S
Curvas de Misturas Comuns
Aquecimento
Resfriamento
Curvas de Misturas Eutéticas
PF
PS
Aquecimento
Resfriamento
Curvas de Misturas Azeotrópicas
PE
PL
Aquecimento
Resfriamento
Influência da Pressão P >P
T
>T
Quanto maior a pressão maior o Ponto de Ebulição
Influência da Altitude >A
T
>T
>V
< densidade
Influência da Pressão P >P
>P
densidade
Influência do Estado Físico da Substância
sólido
>
líquido
> gasoso
Aumento do volume
A DENSIDADE é maior quanto maior o estado de agregação da matéria
Exceções a Regra • Água líquida é mais densa
que o gelo. • Prata, Ferro e Bismuto,
todos diminuem de volume quando fundidos, portanto fase líquida mais densa.
Transformação de Unidades
Unidade de massa
T
Kg X 103
g X 103
mg X 103
Unidade de Volume
KL
L
mL
µL
m3
dm3
cm3
mm3
X 103
X 103
X 103
Exercícios de fixação: •
Dada a tabela: Clorofórmio Fenol Cloro
PF – 63°C 43°C – 101°C
PE 61°C 182°C – 34,5°C
Determine o estado físico de cada substância nas condições ambientes ( 25°C e 1 atm). Clorofórmio Fenol Cloro
Exercícios de fixação: 2) Com relação ao gráfico, indique as proposições verdadeiras: T°C + 85
+ 20 + 10
0
10
25
35
50 tempo (min)
(01) O gráfico representa o aquecimento de substância pura. (02) O ponto de fusão da substância é 85°C. (04) O ponto de solidificação da substância é 20°C. (08) Na temperatura ambiente (25°C) a substância é sólida. (16) Entre 35 e 50 minutos (intervalo DE) a substância forma um sistema bifásico. (32) Se o gráfico dado mostrasse apenas o intervalo AD, referente ao aquecimento de um sólido, nada poderíamos afirmar sobre a pureza
Exercícios de fixação: está representando representando a ebulição de duas amostras, amostras, iguais ou 3) O gráfico está diferentes, em experiências distintas realizadas cada uma a pressão constante. As quais foram realizadas em sistemas abertos. T°C
B
T1 T2
tempo (min)
(01) Se a amostra A e B forem idênticas, então a pressão é diferente para cada experiência. (02) Se a pressão é a mesma, então A e B poderão po derão ser amostras idênticas em quantidades diferentes. (04) A e B são substâncias puras. (08) A e B podem ser misturas. (16) Se A e B são amostras idênticas, A foi realizada numa pressão maior que B. (32) Se A e B são amostras idênticas, A foi realizada numa altitude menor que B. (64) B pode ser uma substância pura
Exercícios de fixação: 4) Responda a essa questão considerando três frascos frascos contendo massas iguais de líquidos diferentes, A, B e C, cujos valores de densidade em g/mL são respectivamente: 0,8; 1,0; 1,2. I
A alternativa que indica cada frasco com seu respectivo líquido é: b) I – A, II – B, III III – C.
II
c) I – A, II – C, III III – B. d) I – B, II – C, C, III III – A. A.
III
e) I – B, II – A, A, III – C. f) I – C, II – B, III – A.
Exercícios de fixação: 5) (UFMG) As figuras abaixo representam densímetros como os usados em postos de gasolina. O primeiro contém etanol puro (d = 0,8g/cm3). Dos dois restantes, um está cheio de etanol e água e o outro gasolina (d = 0,7g/cm 3), não estão necessariamente nessa ordem. Com base nessas informações, pode-se afirmar corretamente que:
I II III
•
A densidade da bola preta é maior que 1g/cm 3
•
A densidade da bola branca é menor que 0,8 g/cm3.
•
A mistura no densímetro II, tem densidade menor que 0,8g/cm 3.
•
A mistura no densímetro III, contém água.
•
As duas bolas apresentam densidade menores que 0,7g/cm3.
Exercícios de fixação: 6) Uma torneira defeituosa goteja a cada 36 segundos. Sabendo-se que cada gota de água pesa 0,25g, quanto tempo levará para encher uma lata de 0,01 m 3 ?
Coeficiente de Solubilidade Solubili dade - CS Em geral é considerada como sendo a massa em gramas possível de ser solubilizada em 100 g de água, em uma dada Temperatura e pressão.
Obs. Quando a temperatura / pressão não são indicadas, considera-se a temperatura de 25°C e pressão de 1 atm.
SOLUÇÕES Misturas Homogêneas • CS do NaCl a 0°C = 35,7 g / 100g de H2O • CS do NaCl a 25°C = 42,0 g / 100g de H2O 200 g de NaCl
357 g de NaCl
400 g de NaCl
1L de água a 0°C
1L de água a 0°C
1L de água a 0°C
insaturada
Saturada
Saturada com corpo de fundo
SOLUÇÃO SUPERSATURADA 400 g de NaCl
1L de água a 0°C
1L de água a 25°C
1L de água a 0°C Supersaturada
• A concentração na solução final está
acima do CS do NaCl a 0°C.
CURVAS DE SOLUBILIDADE CS (g/100g de água)
Comportamento normal
CS1
Comportamento anormal T1
T°C
Exercícios de fixação: 1) A 18°C 18°C a solu solubil bilida idade de de uma uma subs substân tância cia X é de 60g/100mL de água. Nessa temperatura 150g de X foram misturados em 200mL de água . O sistema obtido é: a) Heterogêneo com uma fase. b) Homogêneo com duas fases. c) Uma solução aquosa com corpo de fundo. d) Heterogêneo com três substâncias. e) Apenas uma solução aquosa.
Exercícios de fixação: 2) 160g de uma solução saturada de sacarose (C12H22O11) a 30°C é resfriada a 0°C. Qual a massa de açúcar cristalizada? Dados: Temperatura °C 0° 30°
CS da sacarose (g/ 100g de água) 180 220
Exercícios de fixação: Para responder às questões 3) e 4) considere o gráfico e as informações apresentadas: 120 3
O N K o d S C
) a u g á e d g 0 0 1/ g (
100
20°C
80 60
Solução aquosa de KNO3
40 20 0 0
10 20
30 40 50 60 Temperaturaa °C Temperatur
100g de KNO3
100g de água
Exercícios de fixação: 3) Essa mistura heterogênea, inicialmente a 20°C, é aquecida até 60°C. Dessa forma: a) A solução aquosa torna-se insaturada. b) A solução aquosa torna-se saturada e restam 5g de corpo de fundo. c) A solução aquosa continua saturada, sem corpo de fundo. d) A solução aquosa continua saturada e restam 20g de corpo de fundo. e) A massa de KNO3 dissolvida triplica.
Exercícios de fixação: 4) Uma maneira conveniente para se recuperar todo o KNO3 do sistema e obter o sal sólido e puro é: a) Evaporar toda água, por aquecimento. b) Agitar a mistura e depois filtrá-la. c) Decantar a solução sobrenadante. d) Resfriar a mistura a 0°C. e) Aquecer a mistura a 40°C
ANÁLISE IMEDIATA
Definição: processos de separação de uma mistura nos seus constituintes.
Classificação dos processos: Mecânicos: separações que não envolvem transformações físicas ou químicas. Físicos: processos que envolvem mudanças de estados físicos das substâncias. Normalmente indicados nas separações de misturas homogêneas.
ANÁLISE IMEDIATA
Misturas Heterogêneas: Sólido/sólido Sólido/líquido Sólido/gás Líquido/líquido
Misturas Homogêneas: sólido/sólido
Separação de Misturas Heterogêneas Sistemas Sólido/sólido:
Catação
Peneiração ou Tamisação
Ventilação
Levigação
Separação Magnética
Dissolução Fracionada
Flotação
Fusão Fracionada
Separação de Misturas Heterogêneas Sistemas Sólido/líquido:
Filtração
Sistemas Líquido/líquido:
Decantação
Centrifugação
Cristalização Fracionada
Sistemas Sólido/gás:
Filtração
Decantação
Câmara de Poeira
Decantação
Separação de Misturas Homogêneas Sistemas Sólido/sólido:
Fusão Fracionada
Sistemas Sólido/líquido:
Evaporação
Destilação Simples
Sistemas Líquido/líquido:
Destilação Fracionada
Sistemas Líquido/gás:
Aquecimento
Despressurização
Sistemas gás/gás: Liquefação
Fracionada
Materiais comuns de Laboratório
Tubo de Ensaio
Funil de Büchner
Béquer
Kitassato
Erlenmeyer
Proveta
Balão de Fundo Chato
Pipeta Volumétrica
Balão Volumétrico
Pipeta Graduada
Balão de Destilação
Condensador
Funil de Decantação
Funil de Filtração
Funil Liso
Materiais comuns de Laboratório
Bureta
Garras
Dessecador
Tripé de Ferro
Vidro de Relógio
Tela de Amianto
Almofariz e Pistilo
Bastão de Vidro
Cápsula de Evaporação
Frasco de Reagente
Cadinho de Porcelana
Cadinho de Platina
Piscete
Espátula
Suporte de Ferro
