Química Professora: Graça Porto Quibio WWW. . COM

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

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 Profa. Graça Porto

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

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 + H + O O Átomos Moléculas

Simples Composta Substância Pura Homogênea Heterogênea Mistura Sistemas Materiais

Substâncias Puras SIMPLES COMPOSTA

MISTURAS AR ÁGUA + AREIA HOMOGÊNEA solução HETEROGÊNEA

CLASSIFICAÇÃO DA MATÉRIA SISTEMAS HOMOGÊNEOS SISTEMAS HETEROGÊNEOS SUBSTÂNCIAS PURAS MISTURAS DE UMA FASE 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 C(grafite) C(diamante) O2 (Oxigênio) O3 (Ozônio) Variação na arrumação dos átomos C(grafite) C(diamante) estrutura amorfa estrutura cristalina Variação na atomicidade O2 (Oxigênio) O3 (Ozônio)

Combustão do álcool etílico FENÔMENO QUÍMICO Combustão do álcool etílico H3C- CH2- OH + 3O2  2CO2 + 3H2O Reagentes Produtos O fenômeno químico transforma a natureza íntima da matéria.

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

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO Considere os sistemas a seguir, em que os átomos 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 2. Considere o sistema representado abaixo. Pode-se descrever o sistema em questão como constituido por: Três fases e um componente. Duas fases e dois componentes. Três fases e dois componentes. Três fases e três componentes.

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.

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.

5. Qual dos fenômenos a seguir não envolve reações químicas? Fusão de gelo. Digestão de alimentos. Combustão. Queima de vela. Explosão de dinamite.

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 100 - 20 tempo G L e G L S e L S

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

Curvas de Misturas Comuns Aquecimento Resfriamento

Curvas de Misturas Eutéticas Aquecimento PF Resfriamento PS

Curvas de Misturas Azeotrópicas Aquecimento PE Resfriamento PL

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

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

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

Influência da Temperatura V1 >T V2 > T  > V  < densidade

Influência da Pressão P >P > P  < V  > 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 g mg X 103 X 103 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: PF PE Clorofórmio – 63°C 61°C Fenol 43°C 182°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 

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

Exercícios de fixação: 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. tempo (min) T1 B T°C T2 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.

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: I – A, II – B, III – C. I – A, II – C, III – B. I – B, II – C, III – A. I – B, II – A, III – C. 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/cm3), 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/cm3 A densidade da bola branca é menor que 0,8 g/cm3. A mistura no densímetro II, tem densidade menor que 0,8g/cm3. 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 m3 ?

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.

SOLUÇÕES Misturas Homogêneas Saturada com corpo de fundo 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 Comportamento anormal CS (g/100g de água) Comportamento normal CS1 Comportamento anormal T°C T1

Exercícios de fixação: 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.

CS da sacarose (g/ 100g de água) 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 CS da sacarose (g/ 100g de água) 0° 180 30° 220

Exercícios de fixação: Para responder às questões 3) e 4) considere o gráfico e as informações apresentadas: CS do KNO3 (g/100g de água) 0 10 20 30 40 50 60 Temperatura °C 120 100 80 60 40 20 20°C Solução aquosa de KNO3 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 sólido/líquido líquido/líquido líquido/gás gás/gás

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 Decantação Centrifugação Cristalização Fracionada Sistemas Sólido/gás: Câmara de Poeira Sistemas Líquido/líquido: 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 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

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