Propriedade dos Materiais

Propriedade dos Materiais

Compreendendo os estados sólido, liquido e gasoso
Os materiais podem se encontrar nos estado sólido, líquido e gasoso, dependendo das condições ambientais. A água nas condições normais de temperatura e pressão é liquida; mas podemos mudar seu estado físico se manipularmos as condições ambientais, por exemplo se colocarmos um copo de água no freezer ela ira congelar passando do estado liquido para o sólido, se ao invés disso aquecermos este copo com água ela irá passar para o estado gasoso.

A Naftalina usada no combate as traças, passam do estado físico para o estado gasoso, (este processo é chamado de sublimação. Porém independente do estado físico em que se encontra a matéria, todos os materiais ocupam lugar no espaço e possuem massa, por isso são considerados matéria.

Resumindo: Matéria é tudo aquilo que possui massa e ocupa lugar no espaço Algumas definições de matéria: A substâncias de que os corpos são formados Qualquer substancia sólida, líquida ou gasosa que ocupa lugar no espaço Tudo que não é espiritual ou em que não predomina o espírito Notícia, reportagem, artigo, texto qualquer de revista ou jornal Disciplina escolar Qualquer substância que tem ou é suscetível de receber uma forma ou na qual atua determinado agente O que dá realidade concreta a algo individual, que é objeto de intuição no espaço e dotado de massa mecânica Aquilo que se atribui força e energia, que é principio de movimento Substancia ou objeto sobre o qual exerce a força de um agente determinado

Ou sublimação reversa

Sólidos Possuem forma e volume constante Compreendendo os estados sólido, liquido e gasoso Para uma classificação mais precisa, podemos usar a forma que um material possui e o volume que ele ocupa. Ex.:

Já os líquidos, possuem volume constante, ou seja, 100mL de água continuam sendo 100mL de água independente do recipiente que ocupa. Líquidos possuem forma variada e volume constante. Ex.:

Os gases, diferentes dos sólidos e dos líquidos, possuem forma e volume variáveis, ou seja que os gases assumem volume e forma do recipiente que ocupam. Por exemplo, se colocarmos certa quantidade de gás em um recipiente de um litro o volume será de um litro, mas se colocarmos a mesma quantidade de gás em um recipiente de dois litros o volume será de dois litros. Gases possuem forma e volume variáveis Ex.:

Resumindo

A organização das partículas
Além dos critérios utilizados anteriormente, podemos utilizar um outro modelo, que é a organização das partículas que constituem a matéria. Por exemplo, no estado sólido, as partículas estão bastante organizadas em um reticulo cristalino com pouca liberdade de movimento, prevalecendo apenas movimentos vibratórios. No estado líquido, as partículas estão menos organizadas que no estado sólido, possibilitando uma maior liberdade para movimentar-se. Por fim, no estado gasoso, as partículas não possuem o mínimo de organização e total liberdade de movimento, conferindo aos gases a propriedade de ocupar todo o lugar no espaço.

Para que o material mude de estado do sólido para o líquido, do liquido para o gasoso ou do sólido para o gasoso, é necessário fornecer energia A organização das partículas Ex.: Para que o material mude de estado do gasoso para o sólido, ou para o líquido, é necessário retirar energia.

Para que um material sólido se transforme em líquido, é necessário fornecer energia. Fornecendo energia, haverá um aumento na temperatura, ou seja na energia cinética média das partículas. A energia cinética está associada ao movimento; portanto podemos dizer que quanto maior o movimento das partículas, maior será sua energia cinética, e vice-versa. Como consequência disso, há também um aumento na distância entre elas.

Além dos critérios de: Forma, Volume, Organização das partículas e Energia cinética, temos o critério de atração entre partículas, que é uma força que existe entre elas e que as mantém unidas. Portanto essa atração será maior nos sólidos do que nos líquidos e maior no líquido do que nos gases. Por exemplo: No estado sólido essa força é grande a ponto de não permitir que uma partícula de açúcar se desprenda das demais para chegar ao nosso nariz, e essa força explica ainda o fato de um cubo de madeira poder ser colocado em diferentes recipientes sem que sua forma e seu volume se alterem.

Nos líquidos, essa força de atração entre as partículas é mais fraca do que nos sólidos, pois essa força possui intensidade suficiente para manter as partículas de um líquido unidas, de modo que o volume é constante, mas não é tão forte, o que explica o fato de as partículas de um líquido poderem mover-se umas sobre as outras, assumindo assim, a forma do recipiente onde estão.

Nos gases, essa força de atração é ainda mais fraca do que nos líquidos, pois quando abrimos um frasco de amônia, as partículas se separam facilmente uma das outras, chegando quase que instantaneamente ao nosso nariz, e fraca também a ponto de mudarmos um gás de recipiente de menor volume para um de maior volume e as partículas se separarem, assumindo a forma e o volume do novo recipiente.

Sistemas e fases Em química um sistema pode ser uma determinada transformação ou mesmo o estudo de uma ou várias substâncias. Fase é um sistema ou parte dele com as mesmas propriedades Este é um sistema monofásico, aqui não podemos dizer se há uma mistura ou não, por exemplo poderíamos ter agua + sal; agua mais álcool ou simplesmente só agua. Sistemas que apresentam uma única fase é denominado de monofásico

Sistemas e fases Se um sistema possuir duas fases, será chamado de bifásico; três fases, trifásico, e assim por diante Este é um sistema bifásico e trifásico, o primeiro água e óleo e o segundo água areia e serragem

Sistemas e fases Exemplo:

Sistemas e fases Como discutido anteriormente, um sistema homogêneo apresenta apenas uma única fase, e sistema heterogêneo duas ou mais. Um sistema homogêneo constituído de apenas um componente, não pode ser chamada de mistura homogênea, como por exemplo um copo com água, mas se adicionarmos sal ou álcool (ambos solúveis em água), poderemos chamar este sistema de mistura homogênea ou de solução. Para sistemas heterogêneos vamos chamar apenas de sistema heterogêneo, uma vez que os componentes quase nunca se misturam.

Transformações químicas e físicas
Material Mesmo material Transformação física Novo(s) Material(s) Transformação química Sofre transformação Sofre transformação

Temperatura de fusão e ebulição
Observe o seguinte experimento realizado na cidade de fortaleza

Observe o seguinte experimento Como variou a temperatura durante o aquecimento da água?

Água + vapor de água Ebulição Vapor água Gelo + água Fusão Gelo

No intervalo de 2 a 5 min, está ocorrendo a fusão, a temperatura se mantém constante a 0°C, o sistema apresenta duas fases sólida e líquida Após 18 min, está ocorrendo o aquecimento do vapor, o sistema apresenta uma única fase: vapor No intervalo de 13 a 18 min., está ocorrendo a evaporação, a temperatura se mantém constante a 100°C, o sistema apresenta- se nas fases líquida e vapor No intervalo de 0 a 2 min o sistema apresenta na fase sólida, neste período esta acontecendo o aquecimento do gelo No intervalo de 5 a 13 min, está o aquecimento da água líquida, o sistema apresenta uma única fase

A temperatura constante na qual um sólido puro transforma-se em líquido é denominada temperatura de fusão (TF) A temperatura constante na qual um líquido puro passa para o estado gasoso é denominada temperatura de ebulição (TEB).

Temperatura de ebulição e pressão atmosférica
A condição para que um líquido entre em ebulição é que sua pressão de vapor se iguale a pressão atmosférica Pressão atmosférica Pressão de vapor

Temperatura de ebulição e pressão atmosférica
A medida que a altitude aumenta o ar vai ficando mais rarefeito, isto é, a quantidade de gases na atmosfera vai diminuindo, fazendo com que a pressão atmosférica seja menor, possibilitando que uma quantidade menor de calor para que a pressão de vapor se iguale a pressão atmosférica e o líquido entre em ebulição. Quanto maior a altitude, menor é a pressão atmosférica e menor será a temperatura de ebulição e vice versa.

Temperatura de ebulição e fusão de misturas
Temperatura (°C) em função do tempo (min) para o aquecimento de uma mistura comum, do estado sólido ao estado de vapor Ponto de ebulição Nos intervalos de 1 a 3 minutos e de 12 até 18 minutos as temperatura de fusão e ebulição não se mantiveram constantes, o que evidencia uma mistura, como por exemplo água e sal, água e açúcar, etc. Ponto de fusão

Temperatura de ebulição e fusão de misturas
Azeotrópica Eutética Existem misturas que se comportam de forma diferente da mistura comum. São elas misturas azeotrópica e eutética. Mistura Azeotrópica apresenta temperatura de ebulição constante, e a mistura eutética apresenta temperatura de fusão constante.

Solubilidade Imagine a seguinte situação: Adição de 10g de sal de cozinha (cloreto de sódio NaCl) em 100 mL de água a 25°C, e observa-se que toda massa no NaCl foi dissolvida. Responda. Qualquer massa de sal dissolve nesse volume de água? Sim Não X

Solubilidade Solubilidade é a massa máxima de um soluto capaz de se dissolver em um certo volume de solvente, em uma dada temperatura.

Solubilidade Observando a tabela ao lado podemos notar que a 30°C em 100g de água dissolve completamente 219,5g de sacarose Observando a tabela ao lado podemos notar que a 80°C em 100g de água dissolve completamente 362,1g de sacarose

Separação de Misturas

Separação dos componentes de um sistema heterogêneo
Um sistema heterogêneo é um sistema que apresenta mais de uma fase, portanto a separação destes componentes é mais fácil que a de um sistema homogêneo, onde as substancias estão dissolvidas em outra substancias Filtração comum Método que é utilizado um material poroso (filtro), que retém partículas sólidas pouco solúveis e que deixa passar o líquido ou o gás em que estavam dispersas. Um exemplo muito comum em nossas casas é a preparação do café, onde o pó fica retido no filtro, e o líquido, que contém várias substancias dissolvidas na agua quente, é recolhido em outro recipiente. Outra filtração muito comum, é quando utilizamos o aspirador de pó: a poeira fica retida no filtro do aspirador

Filtração a vácuo Este processo acelera a filtração, pois é realizado a baixa pressão. É chamado de filtração a vácuo. A agua que passa pela trompa arrasta parte do ar da parte inferior do kitassato, criando uma região de baixa pressão. A mistura heterogênea sólido – liquido colocada dobre o papel filtro no funil de Buncher é submetida, devido a diferença de pressão, á uma sucção. Isso faz com que a filtração ocorra mais rápida

Decantação É o processo, no qual ocorre a separação de misturas do tipo liquido – liquido ou sólido – liquido, em que se baseia na diferença de densidade e de solubilidade entre seu componentes Mistura liquido - liquido Líquidos pouco solúveis um no outro - como água e óleo, água e benzeno, podem ser separadas pela diferença de densidade . Nesse processo, a mistura é deixada durante certo tempo em uma aparelhagem adequada (funil de decantação), e a separação dos líquidos é feita pela ação da gravidade. O líquido mais denso é escoado para outro frasco com a abertura de uma torneira. O funil de decantação também é denominado de funil de decantação

Decantação Mistura liquido - Sólido No caso de um sólido pouco solúvel, deixa-se a mistura em repouso até que o material mais denso afunde e se deposite no fundo do recipiente (sedimentação). A parte líquida é então transferida (decantação). É o que ocorre em uma das etapas no tratamento de água, em que o sulfato de alumínio acrescentado forma flocos ao reagir com o hidróxido de cálcio esses flocos começam a incorporar a sujeira da água. Os flocos com a sujeira se depositam no fundo dos tanques de decantação, e a parte líquida é transferida para filtros, para a retenção de eventuais sólido dispersos na água

Sifonação Método que pode ser utilizado para separar um sólido de um líquido ou um liquido de outro com diferente densidade. O recipiente que contém a mistura fica em uma posição mais elevada que o recipiente para o qual é transferida uma das fases. Uma sucção no tubo de plástico retira o ar de seu interior e faz com que se estabeleça um fluxo de líquido para o recipiente situado mais abaixo. A fase superior da mistura original é assim, retirada.

Centrifugação A centrifuga consiste em uma aparelhagem que acelera o processo de sedimentação. A rotação de centrifuga, em alta velocidade, sedimenta o(s) componentes(s) mais densos(s), que é(são) arremessado(s) para o fundo do recipiente da centrifuga. O método usado para separar os componentes do sangue. Esse processo só é possível quando á diferença de densidade entre os componentes da mistura

Catação Método manual de separação. A escolha de arroz ou de feijão para cozinhar é um processo de catação Peneiração ou Tamização Esse método é usado quando os sólidos apresentam grãos de diferentes tamanhos, que são separados com o auxilio de uma peneira, cuja a malha fina permite a passagem de sólidos menores A peneiração é muito utilizada pelos pedreiros para separar o cascalho da areia na preparação de argamassas

Flotação Assim como na levigação, a flotação também se fundamenta na diferença de densidade entre os componentes da mistura. Consiste na adição, a mistura sólido – sólido, de liquido de densidade intermediária entre as densidades dos sólidos, que devem ser insolúveis no liquido. O menos denso flutua e o mais denso se acumula no fundo do recipiente em que se faz a flotação

Ventilação Esse processo costuma ser adotado quando um dos componentes apresenta baixa densidade e pode ser arrastado por uma corrente de ar. É o que ocorre na separação dos grãos no beneficiamento de cereais ou do café.

Separação magnética É aplicada quando um dos componentes apresenta propriedades magnéticas. Uma mistura formada por ferro e alumínio pode ser separada por um imã, que atrai apenas o ferro. Esse processo também é chamado de imantação.

Separação dos componentes de um sistema Homogêneo
Destilação Simples Esse processo é aplicado quando se deseja separa os componentes de misturas constituídas por um líquido e uma substância sólida não volátil (ou seja, uma substância que não vaporiza facilmente). Por exemplo, uma mistura de agua e sal de cozinha. No aquecimento da mistura, quando o líquido entra em ebulição, os vapores formados no balão de destilação passam para um aparelho chamado condensador. Em contato com as paredes frias do condensador, o vapor transforma-se em líquido novamente e é recolhido em um frasco. O sólido fica retido no balão após a vaporização do líquido.

Separação dos componentes de um sistema Homogêneo
Destilação Fracionada Método usado para separa dois ou mais líquidos miscíveis que apresentam temperatura de ebulição diferentes (TE), como, por exemplo, a mistura de acetona e água, cujas TE ao nível do mar são, respectivamente, 56°C e 100°C. Os vapores formados durante o aquecimento da mistura entram na coluna de fracionamento. Os componentes de temperatura de ebulição mais alta (menos voláteis) se condensam, retornando ao balão. Os mais voláteis atravessam a coluna e se condessam ao atravessar o condensador, sendo recolhidos no erlenmeyer na forma líquida.

Separação de misturas O refino do petróleo O Tratamento de água

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