Matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço. Ex.: Ar, gelo, madeira, vidro...
Uma propriedade importante da matéria é trocar de estado físico. O estado físico de um material é determinado pela forma como suas moléculas estão agrupadas, conforme mostra a imagem a seguir:
No estado sólido, as moléculas estão muito perto uma da outra, portanto possuem pouquíssimo movimento, então não ocorre mudança na forma. No estado líquido, as moléculas estão um pouco menos próximas, por isso tem mais liberdade de movimento e acabam mudando de forma, assumindo o formato do recipiente que as contém. Já no gasoso as moléculas estão tão espalhadas e com liberdade de movimento que conseguem além de variar a forma, assumir o volume do recipiente que as contém.
O que faz com que as substâncias mudem de estado físico é a temperatura ou a pressão atmosférica. (em casos muito específicos, como na secagem de roupas no varal, o vento também influencia)
Para entender melhor, podemos analisar um gráfico de fases:
A pressão de 1 atm (uma atmosfera terrestre) é a do nível do mar. A pressão na verdade nada mais é do que a força que o ar exerce sobre nós, é por isso que em regiões de maior altitude a pressão é menos, pois há menos ar acima no céu. De baixo d'agua a pressão aumenta, pois o peso da água soma-se ao do ar. Cada 10 metros debaixo d'água tem o mesmo peso de uma atmosfera inteira.
Para tornar mais fácil a compreensão, pode-se virar o gráfico de cabeça para baixo, assim, 1 atm é o nível do mar, pressões menores (acima), são em lugares de maior altitude, e pressões maiores são abaixo do nível do mar (ou em condições especiais de laboratório)
Nesse mapa, a linha vermelha é o nível do mar. O triângulo seria uma montanha bem alta, e podemos ver que nessa altitude (e pressão) a temperatura de ebulição da água diminui. Esse é o gráfico da água, mas cada substância tem um diferente, com diferentes temperaturas e condições de pressão.
Além disso existem os gráficos de curva de aquecimento e de resfriamento, que mostram os pontos onde as substâncias mudam de estado físico.
Neste gráfico, de aquecimento, temos o ponto de fusão e o de ebulição. Cada substância tem valores diferentes para fusão e ebulição. As linhas retas (patamares) são os locais onde ocorrem as mudanças de estado.
Se a substância do gráfico fosse o mercúrio, os pontos de fusão e ebulição seriam -39°C e 357°C. Até -40°C o mercúrio ficaria sólido, e atingindo o patamar, começaria a ficar líquido. A temperatura seria de -39°C até que todo o mercúrio mudasse de estado,e enquanto houvesse mercúrio sólido líquido juntos, a temperatura se manteria igual, só aumentando quando todo ele estivesse líquido. O mesmo ocorreria no ponto de ebulição, transformando-se de líquido para gás.
Esses são os gráficos para as substâncias puras. As misturas na maioria das vezes não tem patamares, pois não tem um ponto de fusão e ebulição fixo, mas sim uma faixa de temperatura em que a mudança ocorre.
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| Substância Pura (H2O) Mistura Comum |
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| Azeotrópica Eutética |
Densidade:
A densidade é uma relação entre a massa e o volume de uma substância. Para entender melhor, é só pensar: o que é mais pesado, 1kg de chumbo ou 1kg de penas? Ambos têm a mesma massa, mas o chumbo é mais denso, portanto tem menos volume.
A densidade é medida em gramas por centímetro quadrado (g/cm³) ou por mililitro (mL), o que é a mesma coisa (1 cm³ = 1 mL). Se ambos os materiais tiverem o tamanho de 1 cm³, o mais pesado será o mais denso.
Para calcular a densidade de algo, é só lembrar da unidade de medida, que é g/cm³. Essa unidade é uma divisão, gramas POR centímetros quadrados ou mililitros. Então é só dividir a massa do material por seu volume. Eventualmente pode ser necessário converter alguma medida. Eis as dicas:
1 kg = 1000g
1L=1000mLs
Os materiais mais densos sempre afundam e os menos densos flutuam.
A densidade dos materiais varia com a temperatura e a pressão, já que ela depende do volume, que varia conforme essas condições.
Classificação das substâncias químicas:
Esse conteúdo é bem simples, porém às vezes gera dúvida devido à confusão com outros conceitos.
Recapitulando:
Átomos: Unidades que formam a matéria, podem ser de diferentes elementos.
Moléculas: Se formam quando os átomos formam ligações entre si. Por exemplo, o oxigênio que respiramos não é um átomo do elemento oxigênio, mas sim uma molécula dele, o O2, que são dois átomos ligados. Quando 2 átomos de hidrogênio e 1 de oxigênio se juntam, formam a molécula da água,
Substância: Matéria formada pelas mesmas moléculas.
As substâncias podem ser simples ou compostas. As simples são as que são formadas por apenas um tipo de átomo, como o oxigênio. Em sua fórmula só há uma letra maiúscula. As compostas são as que possuem atomos de elementos diferentes ligados, como o sal de cozinha (NaCl), que tem 1 átomo de sódio e 1 de cloro. A fórmula das substâncias compostas possui sempre duas ou mais letras maiúsculas.
Não podemos confundir substâncias compostas com misturas. Substâncias compostas possuem mais de um elemento, mas somente um tipo de molécula. Água e sal são duas substâncias puras e compostas. Porém uma mistura de água e sal possui 2 tipos de moléculas, então não é mais uma substância, mas sim uma mistura.
Estudo das misturas:
Como já visto, as misturas se diferenciam das substancias puras por não terem pontos de fusão e ebulição constantes (ver os gráficos acima)
Existem 2 tipos de misturas, as homogêneas e as heterogêneas. A homogênea ocorre quando os componentes da mistura ficam dissolvidos e não se separam. A heterogênea ocorre quando se misturam substâncias que não se dissolvem uma na outra, com água e óleo, ou misturas com sólidos. Nas misturas heterogêneas, podemos observar diferentes fases, que são as porções de cada constituinte que se pode ver.
Métodos de separação de misturas:
Há uma enormidade de métodos diferentes para a separação de misturas, e como são muitos, aqui serão colocados resumidamente, mas estão explicados de forma mais detalhada no livro de química páginas 34 até 39.
A - Métodos para separar misturas sólido-sólido heterogêneas
1- Catação: Separar dois sólidos manualmente. Exemplo: Escolher feijão
2- Levigação: Usar uma corrente de água para separa os sólidos. O mais leve é arrastado pela correnteza, e o mais pesado se mantém no lugar. Exemplo: separar ouro de areia no garimpo.
3- Flotação: Usar um líquido com densidade intermediária entre a dos dois sólidos para separá-los. O mais leve flutuará e o mais pesado afundará, possibilitando a separação. Exemplo: Separar serragem e areia
4- Peneiração: Usar uma peneira para separar sólidos de tamanhos diferentes. Também pode ser usado para separar uma mistura de um sólido com um líquido. Exemplo: escorrer macarrão.
5- Dissolução fracionada: Quando um sólido é solúvel na água e o outro não, pode-se usar o método. Adiciona-se água à mistura, depois se filtra e após a água é evaporada. Exemplo: sal (solúvel) e areia (não-solúvel)
6- Imantação/separação magnética: Usado quando um dos sólidos é atraído por ímãs.
7- Fusão fracionada:Separar sólidos com pontos de fusão diferentes. Exemplo: Reciclagem de metais
8- Ventilação: Para misturas com massas bem diferentes, uma é carregada pelo vento do ventilador, e a outra permanece no lugar.
9- Sublimação fracionada: Funciona da mesma forma que a fusão fracionada, com a diferença de que uma das substâncias tem a propriedade de se sublimar.
10- Cristalização fracionada: Ocorre quando dois sólidos estão em um líquido em que ambos se dissolvem, como sal e açúcar na água. O aquecimento ou resfriamento fará com que um deles cristalize e o outro não, já que possuem propriedades diferentes.
B- Métodos para separar misturas sólido-líquido heterogênenas
11- Filtração: Método parecido com a peneiração, porém o filtro consegue reter partículas bem menores. Exemplo: Passar café.
12- Decantação: Aguardar até que os componentes da mistura se separem pela diferença de densidade, um se acumulando no fundo do recipiente ou boiando. Exemplo: Nas estações de tratamento de água, é usado para remover os resíduos sólidos da água.
13- Centrifugação: É uma decantação forçada, para misturas com densidades muito próximas, que demorariam muito para decantar naturalmente. Exemplo: Exame de sangue.
C- Outros métodos de separação de misturas heterogêneas:
14- Decantação entre líquidos: Com funil de decantação, retira-se o líquido que está em baixo e se deixa o que está em cima, devido à diferença de densidades. Exemplo: Separar água e óleo
15 Separação de gasoso e sólido: Filtração de um gás para extrair as pequenas partículas sólidas. Exemplo: Aspirador de pó.
16- Decantação entre sólido e gasoso: Devido à diferença de densidade, o sólido acaba se depositando abaixo do gasoso. Exemplo: Formação de poeira em cima dos móveis.
D- Métodos de separação de misturas homogêneas
17- Fusão fracionada: Assim como para misturas heterogêneas, funciona para as homogêneas também. Exemplo: separação de ligas metálicas.
18- Evaporação: Deixara a mistura em ambiente aberto até que o líquido evapore, para deixar o sólido no recipiente. Exemplo: Obtenção de sal marinho.
19- Destilação simples: Funciona como a evaporação, mas é feita com um aparelho especial, de modo que o líquido evaporado é condensado, assim ele não é perdido.
20- Destilação fracionada: Como a simples, porém para 2 líquidos ou mais. O líquido com menor ponto de ebulição evapora primeiro, e é recolhido. Exemplo: Separação dos componentes do petróleo.
21- Liquefação fracionada: Para misturar de gases, ao resfriar a mistura lentamente, eles vão um a um se tornando líquidos, e aí podem ser separados pela liquefação fracionada. Exemplo: Separação dos componentes do ar.
Esse é o resumo do conteúdo da prova. Uma dica é fazer alguns exercícios do CA para testar o aprendizado. Sobre esse conteúdo, no primeiro bimestre, há 53 exercícos. É uma boa ideia tentar fazer pelo menos os relacionados aos conteúdos em que se tiver mais dificuldade. O gabarito pode ser baixado no site da escola para corrigir. Se não houver dificuldade para realizar os exercícos do CA, é provável que também não haja na prova! Bons estudos!
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