Propriedades dos materiais e critérios de pureza

Apresentação em tema: "Propriedades dos materiais e critérios de pureza"— Transcrição da apresentação:

1 Propriedades dos materiais e critérios de pureza

2 A Química é uma ciência; e toda ciência tem seu “objeto” ou “campo de estudo” específico.
O campo de estudo da Química inclui todas as substâncias e materiais, sejam sólidos, líquidos ou gases, para quaisquer finalidades. Então, a química estuda a matéria, em todas as suas características, propriedades, transformações, e mesmo a energia envolvida nessas transformações.

3 A Química e a vida Química
transformações propriedades natureza Química energia matéria tecnologia diversidade vida Conhecer a Química nos permite criar tecnologias, materiais e fontes de energia, modificando a vida de todos.

4 Universo Matéria e Energia
Um conceito simples de matéria afirma que ela é tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço (volume). E que a energia é tudo aquilo capaz de realizar trabalho (transformação). Disponível em: - Acesso:

5 Matéria “Corpo”: quantitativo “Substância”: qualitativo
“Objeto”: utilitário Matéria Um “corpo” é uma porção qualquer de matéria; como uma pedra, um coelho ou uma nuvem. Uma “substância” tem qualidades específicas, como o açúcar, o sal, a água, o álcool, o ouro ou o ferro. Um “objeto” tem alguma utilidade peculiar, como um copo ou uma caneta, que podem ser de diferentes materiais.

6 Energia cinética (Ec): movimento Ec = 1/2 mv2 potencial (Ep): posição
Ep = m.g.h A energia se manifesta de várias maneiras: luz, calor, som, energia elétrica, cinética, potencial... E pode ser obtida de várias fontes, como dos combustíveis, do Sol, do átomo, dos ventos etc. As energias cinética, potencial e térmica são relacionadas à transformações de estado, como a fusão, a ebulição e a condensação.

7 CLASSIFIQUE os sistemas abaixo em matéria(m) ou energia(E):
A) luz C) ar B) vidro D) som E) madeira CLASSIFIQUE os sistemas abaixo em corpo(c), substância(s) ou objeto(o): A) lâmpada D) oxigênio B) espelho E) grão de areia C) suco de abacaxi

8 Sistemas e fases Sistema é a parte do universo que “separamos” mentalmente, para efeito de estudo. Um sistema pode ser: Aberto: troca energia e matéria Fechado: troca apenas energia Isolado: sem trocas com o ambiente Um copo com água é um sistema aberto. Um tubo com rolha é um sistema fechado.

9 Um exemplo de sistema isolado é a garrafa térmica:
Além da tampa, a garrafa térmica possui várias camadas para isolar o calor (energia), como isopor e vácuo (isolantes térmico que evitam a passagem do calor por contato e convecção) e espelho interno (evita a passagem de calor por irradiação). Mas esse “isolamento” não é perfeito, durando apenas algumas horas. Disponível em: - Acesso:

10 Fechado Aberto Isolado Aberto Fechado Fechado
CLASSIFIQUE os sistemas abaixo em abertos (a), fechados (f) ou isolados(i): A) Lata de sardinha B) Corpo humano C) Garrafa térmica D) Piscina com água E) Lata de refrigerante nova F) Botijão de gás tampado Fechado Aberto Isolado Aberto Fechado Fechado

11 Exemplo: Água + gelo é um sistema heterogêneo, com duas fases;
Classificação dos sistemas Homogêneo: monofásico. Heterogêneo: bifásico, trifásico ou polifásico. Fase é uma parte do sistema que pode ser diferenciada visualmente. Componente é a substância contida no sistema. Se o sistema contém mais de um componente, ele é uma mistura. Exemplo: Água + gelo é um sistema heterogêneo, com duas fases; mas não se trata de uma mistura, pois o componente é o mesmo: água (H2O).

12 Classificação dos materiais
Simples, formadas por apenas um elemento: O2, N2, P4, S8, Au. Substâncias Compostas, que têm dois ou mais elementos: H2O, CO2, HNO3. Homogêneas, de uma só fase: água + álcool. Misturas Heterogêneas, de duas ou mais fases: água + areia.

13 Mistura heterogênea com quatro fases e quatro componentes líquidos, todos incolores: glicerina (abaixo), propileno-glicol, etileno-glicol e água (acima). Disponível em: - Acesso:

14 CUIDADO! Não confunda “mistura” com “substância composta”.
Misturas podem variar as quantidades dos seus componentes. Exemplo: As bebidas alcoólicas são misturas de água + álcool + outros componentes, com diferentes percentuais de álcool. Substâncias compostas têm proporções fixas dos elementos. Água é sempre H2O, nunca H3O ou H2O5. A fórmula H2O2 se refere à “água oxigenada”, substância diferente da água comum, com outras propriedades.

15 OBSERVAÇÃO! Uma mistura homogênea acontece no nível atômico-molecular. Ou seja, as partículas microscópicas (átomos, moléculas ou íons) de um componente estão circundadas pelas partículas do outro componente. Por isso, se diz que uma substância está dissolvida na outra. Exemplo: açúcar + água. Não se pode distinguir visualmente – nem mesmo ao microscópio ótico – os componentes de uma mistura homogênea. Exemplo: não é possível “enxergar” o álcool separado da água, na mistura água + álcool.

16 Estados de agregação da matéria
Líquido Gasoso Sólido Forma fixa Volume fixo Partículas organizadas Ec baixa Densidade alta Muitas forças de atração Menor espaço entre partículas Forma variável Volume fixo Partículas desorganizadas Ec média Densidade média Menos forças de atração Pouco mais espaço entre partículas Forma variável Volume variável Partículas desorganizadas Ec alta Densidade baixa Não há forças de atração Muito espaço entre partículas

17 Mudanças de estado Sólido Líquido Gasoso
Aumenta a energia e a desorganização ebulição evaporação sublimação fusão vaporização Sólido Líquido Gasoso solidificação condensação liquefação ressublimação gás vapor Diminui a energia e aumenta a organização

18 OBSERVAÇÃO! A passagem do estado líquido para o gasoso tem vários nomes, dependendo da situação: Ebulição- equivale à “fervura”. Nem sempre necessita de aquecimento, pois depende da temperatura de ebulição, da pressão de vapor de cada substância e da pressão atmosférica ambiente. Evaporação- acontece com pouco ou nenhum aquecimento. É bem mais lenta que a ebulição. Exemplo: água de uma roupa secando ao Sol. Vaporização- é um nome mais geral, que serve para todas as situações acima.

19 OUTRAS OBSERVAÇÕES! No dia a dia, falando sobre a água e os alimentos, chamamos a passagem do estado sólido para o estado líquido (fusão) de “derretimento” ou “descongelamento”. De forma semelhante, o processo inverso (solidificação) costuma ser chamado de “congelamento”. Disponível em: Acesso:

20 Todas as substância podem sofrer sublimação, mas isso é raro nas condições ambientes. No planeta Terra, a pressão atmosférica (exercida pelo peso do ar) atrapalha a passagem para o estado gasoso. No espaço, como não existe ar, apenas a temperatura influencia nessa mudança. As substâncias mais comuns que sofrem sublimação nas condições ambientes são: O iodo (I2), um sólido escuro usado como fungicida e bactericida. O gelo seco (CO2), usado para produzir névoa em festas. A naftalina (C10H8), bolinhas brancas usadas para espantar traças de gavetas e armários.

21 Por que o gelo flutua na água?
Para qualquer substância, as partículas no estado sólido estão mais unidas que no líquido. Por isso, a densidade de um sólido sempre é maior que a do seu próprio líquido, fazendo o sólido afundar nele. Disponível em: - Acesso: No gelo, as moléculas (H2O) formam hexágonos, deixando um espaço, um vácuo no meio.

22 O gelo expande, ficando menos denso que a água líquida.
Por isso, o gelo ocupa mais espaço que a água líquida, tornando-se menos denso e flutuando nela. O gelo expande, ficando menos denso que a água líquida. Disponível em: - Acesso: Também, por isso, quando a água congela dentro de uma garrafa de vidro, o gelo quebra a garrafa de dentro para fora.

23 Classificação dos fenômenos
Físicos: Químicos: Nos fenômeno físicos, a substância (A) sofre alguma transformação, mas mantém sua composição química, sua fórmula e a maioria de suas propriedades (A’). Quando ocorre um fenômeno químico, há transformação de uma substância (A) em outra (B), que possui nova fórmula, nome e propriedades. Para saber mais, consulte nossa publicação “Evidências – mas não muito evidentes – da ocorrência de transformações químicas”.

24 CLASSIFIQUE os fenômenos abaixo em físicos ou químicos.
A) Queima da gasolina B) Evaporação do álcool C) Fotossíntese D) Sublimação da naftalina E) Apodrecimento da goiaba Q F Q F Q

25 Propriedades dos materiais
1) GERAIS: massa, volume, inércia, compressibilidade, impenetrabilidade, elasticidade etc. 2) FUNCIONAIS: ácidos, bases, óxidos, sais, álcoois, aminas, cetonas, etc. 3) ESPECÍFICAS: Físicas temperatura de ebulição, temperatura de fusão, densidade, solubilidade, calor específico etc. Químicas reações químicas Organolépticas cor, sabor, odor, textura etc.

26 Critérios de pureza Substâncias puras propriedades físicas constantes
Um material qualquer pode ser uma substância isolada (simples ou composta), ou seja, “pura” ou uma “mistura”. Na natureza, dificilmente as substâncias se encontram puras- mas sim, misturadas com outras. Para identificar o grau de pureza, existem vários métodos. Os mais simples consistem em testar as propriedades físicas do material, para saber se variam ou se são constantes. Substâncias puras propriedades físicas constantes Misturas propriedades físicas variáveis

27 Propriedades físicas específicas
Propriedades mais usadas para saber se um material é “mistura” ou “substância”: Ponto de fusão (P.F.): Temperatura em que a substância muda do estado sólido para líquido. Ponto de ebulição (P.E.): Temperatura em que a substância muda do estado líquido para gasoso. Densidade (d): Concentração da massa por unidade de volume. Solubilidade: Massa da substância soluto, capaz de ser dissolvida em 100g de água. Calor específico: Energia capaz de elevar a temperatura de 1g da substância em 1oC.

28 Comportamento térmico
- fusão e ebulição - Substâncias puras: mantêm a temperatura constante durante as mudanças de estado, mesmo que a fonte de calor continue atuando. A energia cinética (Ec) média das partículas se mantém durante o processo, enquanto a energia potencial (Ep) vai aumentando. Nas mudanças de estado que ocorrem no resfriamento (condensação e solidificação), a temperatura também se mantém.

29 Aquecimento de substância pura
F Temperatura Tempo Ec Ep cte Ec cte TE Ep TF

30 Resfriamento de substância pura
empe r a tur Tempo Liquefação Solidificação

31 Comportamento térmico
- fusão e ebulição- Misturas: a temperatura varia, durante as mudanças de estado, porém com menor evolução, se comparada ao aquecimento de uma única fase. Graficamente, a inclinação da curva apenas diminui durante a fusão ou a ebulição, mas continua subindo. Nas mudanças de estado que ocorrem no resfriamento (condensação e solidificação), a temperatura também não fica constante, variando com uma inclinação menos acentuada.

32 Mistura comum: apresenta temperaturas de fusão e de ebulição variáveis.
Mistura eutética: mistura especial que apresenta temperatura constante apenas na fusão e no processo inverso (solidificação). O exemplo mais conhecido é o da solda comum, mistura de 63% de estanho (Sn) e 37% de chumbo (Pb), que derrete a 183oC. Mistura azeotrópica: mistura especial em que a temperatura de ebulição é constante, e no seu inverso (condensação). O exemplo mais importante é o do álcool 96o GL (96% de álcool e 4% de água), que ferve a 78,2oC. A água pura ferve a 100oC, enquanto o álcool puro, a 78,4oC.

33 Curvas de aquecimento e resfriamento - misturas
Temperatura Tempo s l l g Mistura eutética Mistura azeotrópica s l g s l g

34 IDENTIFIQUE o tipo de material presente em cada fenômeno, a partir dos gráficos:
Substância Temperatura Tempo Substância Mistura l Aquecimento de um líquido

35 Densidade ou massa específica
Quantidade de matéria (massa “m”, em gramas, “g”) contida em um volume (“V”, em mililitros, “mL”). 1 cm3 de ferro = 7,86 g 1 cm3 de chumbo = 11,4 g 1 cm3 de ouro = 19,3 g 1 g de ferro 0,127 cm3 1 g de chumbo 0,0877 cm3 1 g de ouro 0,052 cm3 35

36 Os densímetros são usados para medir a densidade de líquidos por imersão, sem a necessidade de medir a massa e o volume. Possuem ar dentro de uma ampola de vidro, para flutuar no líquido; e um peso embaixo, para mantê-los na vertical. Quanto mais profundamente ele afunda, menor a densidade do líquido. O valor lido na escala pode determinar o “grau de pureza” de uma substância na amostra. Disponível em: Acesso:

37 Substância: Em temperatura constante, a densidade de uma substância é sempre a mesma. Se há aquecimento, normalmente ocorre dilatação (aumento de volume) e a densidade diminui, já que a massa estará menos concentrada. Se resfriada, ocorre contração e aumento da densidade. As densidades das substâncias são tabeladas (25oC e outras temperaturas), o que pode ser usado para identificá-las. Misturas: não possuem densidade fixa, pois a proporção dos componentes misturados pode variar. Exemplos: quanto mais sal dissolvido na água, maior a densidade da mistura; quanto mais álcool misturado em água, menor a densidade da mistura.

38 Substâncias com diferentes densidades: 19,3g/mL, ouro; 11,5g/mL, prata; 7,9g/mL, ferro; 1g/mL, água. Quanto maior o volume da amostra, maior sua massa. 38

39 água + sal Solubilidade ou coeficiente de solubilidade solvente soluto
A solubilidade é a capacidade da substância de se dissolver (disseminar, dispersar, espalhar) em outra, formando uma mistura homogênea ou “solução”. solução = soluto + solvente água sal solvente soluto O coeficiente de solubilidade do sal de cozinha é 35,7g/100gH2O; ou seja, 357 g para cada litro de água. Como a densidade da água é 1g/mL, 1g de massa equivale a um volume de 1mL. 39

40 A solubilidade é dada pela massa (em gramas) da substância que, dissolve em 100g de solvente, geralmente água. Variação da solubilidade do nitrato de potássio (KNO3) em água, em função da temperatura. 40

41 Conclusão Qualquer propriedade específica pode ser usada para identificar uma substância ou diferenciá-la de uma mistura; ou mesmo para avaliar seu “grau de pureza” ou o percentual em que ela aparece na mistura. Isto é possível porque essas propriedades são tabeladas e as misturas não apresentam valores constantes para essas propriedades. 41

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