Introdução ao Estudo da Química Índice O campo de estudo da Química Como a Química evolui? Propriedades dos Materiais Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição Densidade e Solubilidade Sistemas Homogêneos e Heterogêneos Separação de Misturas Heterogêneas I Separação de Misturas Heterogêneas II Separação de Misturas Heterogêneas III Separação de Misturas Homogêneas Polaridade de Ligações Covalentes Vetores de Polarização 1

O Campo de estudo da Química A Química é uma ciência que tem como principais atividades: Estudar as propriedades dos materiais e suas transformações; Explicar por que os materiais têm essas propriedades e por que podem ou não se transformar em outros. A formação da ferrugem é um exemplo clássico de transformação de um material em outro. A ferrugem é o material resultante da transformação do ferro em contato com o ar úmido. Ricardo Rollo – Editora Abril

Como a Química evolui? Um pouco de História da Química Acredita-se que a Química teve sua origem na Alquimia (sec. XIV dC). A Alquimia não é reconhecida como ciência, pois misturava aspectos místicos e materiais. Porém, levou à descoberta de vários materiais, ao desenvolvimento de equipamentos e à elaboração de técnicas experimentais na busca de seus dois grandes objetivos: a transmutação (transformação de metais em ouro) e a imortalidade. Regis Filho – Editora Abril Nos séculos XVI e XVII muitas explicações incorretas do ponto de vista da ciência moderna ainda eram adotadas, como por exemplo a teoria do FLOGISTO, que pretendia explicar a perda de massa observada quando certos materiais queimavam. Somente no século XVII, com a formulação da lei da conservação da massa pelo químico Lavoisier a alteração da massa nas combustões foi explicada de acordo com as leis científicas. Pedro Rubens – Editora Abril A Química avança quando leis e teorias são abandonadas ou reformuladas pela descoberta de novos fatos.

Propriedades dos materiais Substâncias Químicas e Misturas Substância química é um material com propriedades muito bem definidas e que se mantêm constantes em qualquer amostra material. Algumas das propriedades que permitem caracterizar uma substância são: ponto de fusão; ponto de ebulição; densidade e solubilidade. Misturas são sistema formados por mais de uma substância e, em razão disso, suas propriedades variam. Substância química Mistura

Propriedades dos materiais Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição Fusão é a mudança do estado sólido para o líquido. Ponto de fusão é a temperatura em que esta mudança ocorre. Ebulição é a mudança do estado líquido para o gasoso. Ponto de ebulição é a temperatura em que esta mudança ocorre. Sólido (S) Líquido (L) Temperatura Tempo FUSÃO S + L Gasoso (G) Temperatura Tempo EBULIÇÃO Líquido (L) L + G A temperatura se mantém constante durante as mudanças de estado físico de uma substância.

Propriedades dos materiais Densidade e Solubilidade Densidade (d) é a razão entre a massa (m) e o volume (v) de um corpo. Solubilidade é a capacidade que uma substância tem de se dissolver em outra, em certa pressão e temperatura. d = m/v Soluto é a substância capaz de se dissolver em outra. Solvente é a substância que dissolve outra. Solução é o nome dado à mistura de soluto e solvente. O que é mais “pesado”: o chumbo ou o isopor? Se compararmos uma porção de mesmo volume de cada um dos materiais, veremos que: Desafio: a solubilidade do sulfato de alumínio em água a 20ºC é de 26,6 g por 100 g de água. Dispondo de 20 g de uma amostra desta substância e 50 g de água, como, por meio da SOLUBILIDADE, poderíamos determinar se amostra é pura? Chumbo V=20,0 cm3 m=226,0g Isopor V=20,0 cm3 m=0,60g Num mesmo volume a massa de chumbo é maior que a do isopor, ou seja, o chumbo é mais denso.

Sistemas Homogêneos e Heterogêneos Chamamos de sistema a parte do ambiente que está sendo estudada cientificamente. Chamamos de fase um material (substância ou mistura) que tem um aspecto visual uniforme. Sistema homogêneo: é aquele constituído por uma única fase. Ex.: 1) água +álcool; 2) ar não poluído. Sistema heterogêneo: é aquele constituído por mais de uma fase. Ex.: 1) água +gelo; 2) água + areia. água mineral chá com gelo Sheila Oliveira – Editora Abril Claudio Pinheiro – Editora Abril

Separação de Misturas Heterogêneas Separação de Misturas Heterogêneas A separação de misturas consiste na utilização de diferentes métodos para obter substâncias puras ou com grau de pureza elevado. Separação de Misturas Heterogêneas 1) Decantação (sólido + líquido): deixa-se a mistura em repouso para que o sólido se deposite no fundo do recipiente. Retira-se o líquido inclinando o frasco ou usando um sifão. 2) Decantação (líquido + líquido): deixa-se ocorrer a separação das fases; em seguida, retira-se uma delas, usando um funil de separação. Funil de separação utilizado para separar dois líquidos imiscíveis. Editora Abril Sistema água + areia

Separação de Misturas Heterogêneas 3) Filtração (Sólido + Líquido): a mistura passa por um filtro (ex.: papel, algodão, areia) que retém o componente sólido e permite a passagem do líquido. 4) Filtração (Sólido + Gás): a mistura passa por um filtro que retém o componente sólido e permite a passagem do gás. Os filtros de ar utilizados em automóveis têm a função de reter o material particulado presente no ar que alimentará a combustão.

Separação de Misturas Heterogêneas 5) Dissolução Fracionada: este processo é utilizado quando um dos sólidos da mistura é solúvel em determinada substância e os demais componentes não. Ex.: separação da mistura areia + sal I- coloca-se a mistura em água para dissolver o sal; II – filtra-se a mistura para a retenção da areia no filtro; III – evapora-se a água do filtrado para a obtenção do sal. 6) Separação magnética: é usada quando um dos componentes da mistura é atraído por um imã. Ex.: Separação de limalhas de ferro de enxofre em pó utilizando um imã. Claudio Pedroso

Separação de Misturas Homogêneas 2) Destilação fracionada: separação dos componentes de uma mistura, baseando-se em seus pontos de ebulição. Cada fração da mistura é recolhida na faixa de temperatura correspondente à sua ebulição. 1) Evaporação e destilação simples: processo utilizado para a obtenção de um líquido a partir de uma mistura contendo sólidos dissolvidos. (a) A mistura é aquecida num balão de destilação. O vapor gerado passa por um condensador (b) formado por um tubo externo por onde circula água e um interno, onde passa o vapor. O vapor condensa dentro do tubo interno e é recolhido num frasco coletor (c). Os componentes do petróleo são obtidos por destilação fracionada nas torres de destilação nas indústrias petroquímicas. www.ipiranga.com.br b 3) Liquefação fracionada: consiste na separação dos componentes de uma mistura gasosa, baseando-se em seus pontos de liquefação. Ex.: liquefação fracionada do ar atmosférico. a c

Polaridade de Ligações Covalentes Ligação Covalente Polar: o par de elétrons da ligação não é compartilhado igualmente. O átomo mais eletronegativo atrai com mais força os elétrons, criando--se uma carga negativa sobre ele e uma carga positiva sobre o outro átomo. Ex.: molécula de HBr: Ligação Covalente Apolar: o par de elétrons da ligação é compartilhado igualmente porque os dois átomos têm a mesma eletronegatividade. Ex.: molécula de H2: Os símbolos + e - representam as cargas resultantes da diferente atração dos átomos pelos elétrons. As ligações entre átomos do mesmo elemento químico são APOLARES e entre átomos de elementos diferentes são POLARES.

Polaridade de Moléculas Moléculas com ligações polares possuem um dipolo-elétrico. Diz-se que estas ligações são polarizadas. Uma ligação polarizada pode ser representada por um vetor ( ), cujo módulo está relacionado à carga elétrica do dipolo; cuja direção é dada pela reta que passa pelos núcleos dos átomos e cujo sentido pode ser convencionado (por exemplo, do átomo mais eletronegativo para o menos eletronegativo). Assim: A polaridade de uma molécula resultará da soma dos vetores de polarização de suas ligações, o que dependerá de sua geometria. HCl H – Cl (linear) ≠0 molécula polar CO2 O=C=O (linear) =0 molécula apolar H H2O O (angular) ≠0 molécula polar Moléculas com vetor resultante nulo são apolares, enquanto moléculas com vetor resultante não nulo são polares.