O Que é Química? Química é uma Ciência Experimental que estuda a estrutura, composição e a transformação da matéria.

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1 O Que é Química? Química é uma Ciência Experimental que estuda a estrutura, composição e a transformação da matéria.

2 O Método Científico LEIS EXPERIMENTAIS TEORIAS & MODELOS HIPÓTESES OBSERVAÇÕES EXPERIÊNCIAS 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

3 ESTRUTURA DA MATÉRIA A matéria é formada por moléculas, que por sua vez são formadas por partículas minúsculas chamadas de átomos.

4 Átomos & Moléculas H + H H H H H H + H + O O Átomos Moléculas

5 PROPRIEDADES DA MATÉRIA  PROPRIEDADES GERAIS  PROPRIEDADES FUNCIONAIS  PROPRIEDADES ESPECÍFICAS:

6 PROPRIEDADES GERAIS  Massa  Volume  Inércia  impenetrabilidade  Dureza As propriedades gerais são comuns a todos os materiais.

7 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.

8 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.

9 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

10 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

11 Curva de Aquecimento da água S L L e G G T°C 100 0 - 20 tempo S e L

12 Curva de Resfriamento da água S L L e G G T°C 100 0 - 20 tempo S e L

13 Curvas de Misturas Comuns AquecimentoResfriamento

14 Curvas de Misturas Eutéticas Resfriamento PS Aquecimento PF

15 Curvas de Misturas Azeotrópicas Aquecimento PE Resfriamento PL

16 Influência da Pressão  Quanto maior a pressão maior o Ponto de Ebulição P T >T >P

17 Influência da Altitude  Quanto maior a Altitude menor o Ponto de Ebulição > A  < P  < T A  P  T

18 Densidade  Densidade é a relação da massa pelo volume de uma substância a uma dada Temperatura e Pressão: d = m / V

19 Influência da Temperatura T V1V1 >T V2V2 > T  > V  < densidade

20 > P  < V  > densidade Influência da Pressão P >P

21 A DENSIDADE é maior quanto maior o estado de agregação da matéria Influência do Estado Físico da Substância sólido > líquido > gasoso Aumento do volume

22 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.

23 Transformação de Unidades T Kg g mg X 10 3 X 10 3 X 10 3 KL L mL µL X 10 3 X 10 3 X 10 3 m 3 dm 3 cm 3 mm 3  Unidade de massa  Unidade de Volume

24 Exercícios de fixação: 1)Dada a tabela: PFPE Clorofórmio– 63°C61°C Fenol 43°C182°C Cloro– 101°C– 34,5°C Determine o estado físico de cada substância nas condições ambientes ( 25°C e 1 atm). Clorofórmio  Fenol  Cloro 

25 Exercícios de fixação: 2) Com relação ao gráfico, indique as proposições verdadeiras: (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 do mesmo. 0 10 25 35 50 tempo (min) T°C + 85 + 20 + 10

26 Exercícios de fixação: tempo (min) T1T1 B T°C T2T2 A (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 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 e A, ser uma mistura azeotrópica. 3) O gráfico está representando a ebulição de duas amostras, iguais ou diferentes, em experiências distintas realizadas cada uma a pressão constante. As quais foram realizadas em sistemas abertos.

27 Exercícios de fixação: 4) Responda a essa questão considerando três 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 II III A alternativa que indica cada frasco com seu respectivo líquido é: a)I – A, II – B, III – C. b)I – A, II – C, III – B. c)I – B, II – C, III – A. d)I – B, II – A, III – C. e)I – C, II – B, III – A.

28 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/cm 3 ). 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: a)A densidade da bola preta é maior que 1g/cm 3 b)A densidade da bola branca é menor que 0,8 g/cm 3. c)A mistura no densímetro II, tem densidade menor que 0,8g/cm 3. d)A mistura no densímetro III, contém água. e)As duas bolas apresentam densidade menores que 0,7g/cm 3. I II III

29 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 m3 m3 ?

30 Coeficiente de Solubilidade - 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.

31 1L de água a 0°C 357 g de NaCl SOLUÇÕES Misturas Homogêneas CS do NaCl a 0°C = 35,7 g / 100g de H 2 O CS do NaCl a 25°C = 42,0 g / 100g de H 2 O 200 g de NaCl400 g de NaCl SaturadaSaturada com corpo de fundo insaturada

32 Elementos Químicos Átomos NomeSímboloNatureza FerroFeFe 3 O 4 CálcioCaCaCO 3 PrataAg (Argentum)Ag OxigênioOO2O2

33 SimplesComposta Substância Pura HomogêneaHeterogênea Mistura Sistemas Materiais

34 Substâncias Puras SIMPLES COMPOSTA

35 MISTURAS HETEROGÊNEAHOMOGÊNEA solução ÁGUA + AREIAAR

36 CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA SISTEMAS HOMOGÊNEOS SISTEMAS HETEROGÊNEOS SUBSTÂNCIAS PURAS MISTURAS DE UMA FASE MISTURAS DE MAIS DE UMA FASE SUBSTÂNCIAS EM MUDANÇA DE ESTADO

37 OUTROS CONCEITOS  ATOMICIDADE  VARIEDADE ALOTRÓPICA  FENÔMENOS (Transformações): QUÍMICOS E FÍSICOS

38 ATOMICIDADE AtomicidadeSubstâncias MonoatômicaHe, Ne, Ar, Kr DiatômicaH 2, N 2, HCl, CO TetratômicaP 4 (fósforo branco) IndeterminadaP (verm), C (graf), metais  Atomicidade se refere ao número de átomos que compõem uma substância

39 VARIEDADE ALOTRÓPICA C (grafite) C (diamante) estrutura amorfa estrutura cristalina  Variação na arrumação dos átomos  Variação na atomicidade O 2 (Oxigênio) O 3 (Ozônio)

40 SOLUÇÃO SUPERSATURADA 1L de água a 0°C 1L de água a 25°C 1L de água a 0°C 400 g de NaCl Supersaturada A concentração na solução final está acima do CS do NaCl a 0°C.

41 CURVAS DE SOLUBILIDADE CS (g/100g de água) Comportamento normal Comportamento anormal CS 1 T1T1 T°C

42 Exercícios de fixação: 1)A 18°C a solubilidade de uma substância 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.

43 2) 160g de uma solução saturada de sacarose (C 12 H 22 O 11 ) a 30°C é resfriada a 0°C. Qual a massa de açúcar cristalizada? Dados: Temperatura °C CS da sacarose (g/ 100g de água) 0°180 30°220 Exercícios de fixação:

44 Para responder às questões 3) e 4) considere o gráfico e as informações apresentadas: CS do KNO 3 (g/100g de água) 0 10 20 30 40 50 60 Temperatura °C 120 100 80 60 40 20 0 20°C Solução aquosa de KNO 3 100g de KNO 3 100g de água Exercícios de fixação:

45 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 KNO 3 dissolvida triplica. Exercícios de fixação:

46 4) Uma maneira conveniente para se recuperar todo o KNO 3 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 Exercícios de fixação:

47  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

48  Misturas Heterogêneas: Sólido/sólido Sólido/líquido Sólido/gás Líquido/líquido  Misturas Homogêneas: sólido/sólido sólido/líquido líquido/líquido líquido/gás gás/gás ANÁLISE IMEDIATA

49 Sistemas Sólido/sólido:  Catação  Peneiração ou Tamisação  Ventilação  Levigação  Separação Magnética  Dissolução Fracionada  Flotação  Fusão Fracionada Separação de Misturas Heterogêneas

50 Sistemas Sólido/líquido:  Filtração  Decantação  Centrifugação  Cristalização Fracionada Sistemas Sólido/gás:  Filtração  Decantação  Câmara de Poeira Separação de Misturas Heterogêneas Sistemas Líquido/líquido:  Decantação

51 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

52 Materiais comuns de Laboratório  Tubo de Ensaio  Béquer  Erlenmeyer  Balão de Fundo Chato  Balão Volumétrico  Balão de Destilação  Condensador  Funil de Decantação  Funil de Filtração  Funil Liso  Funil de Büchner  Kitassato  Proveta  Pipeta Volumétrica  Pipeta Graduada

53 FENÔMENO QUÍMICO Combustão do álcool etílico H 3 C- CH 2 - OH + 3O 2  2CO 2 + 3H 2 O Reagentes Produtos  O fenômeno químico transforma a natureza íntima da matéria.

54 FENÔMENO FÍSICO SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO SUBLIMAÇÃO FUSÃO CONDENSAÇÃO VAPORIZAÇÃO SOLIDIFICAÇÃO Estados físicos da matéria  O fenômeno físico não altera a natureza da matéria

55 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1.Considere os sistemas a seguir, em que os átomos são representados por esferas: 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. I II III IV

56 2. Considere o sistema representado abaixo. Pode-se descrever o sistema em questão como constituido por: a)Três fases e um componente. b)Duas fases e dois componentes. c)Três fases e dois componentes. d)Três fases e três componentes.

57 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 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.

58 4. Observe os seguintes fatos: I – Uma pedra de naftalina deixada no armário. 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.

59 5. Qual dos fenômenos a seguir não envolve reações químicas? a)Fusão de gelo. b)Digestão de alimentos. c)Combustão. d)Queima de vela. e)Explosão de dinamite.

60 Materiais comuns de Laboratório  Bureta  Dessecador  Vidro de Relógio  Almofariz e Pistilo  Cápsula de Evaporação  Cadinho de Porcelana  Cadinho de Platina  Piscete  Espátula  Suporte de Ferro  Garras  Tripé de Ferro  Tela de Amianto  Bastão de Vidro  Frasco de Reagente