Química para 9º ano
Introdução à Química - Propriedades da matéria
A ciência QUÍMICA está voltada para o estudo da matéria, qualquer que seja sua origem. Estuda a composição da matéria, suas transformações e a energia envolvida nesses processos.
Mas, o que é matéria? É tudo aquilo que tem massa e ocupa um lugar no espaço. A matéria pode ter dimensões limitadas, neste caso será um corpo.
Se o corpo possui finalidade específica, teremos então um objeto. Exemplos:
• A madeira, o vidro e o ferro são matérias.
• Um pedaço de madeira, um caco de vidro, uma barra de ferro são corpos.
• Uma cadeira de madeira, um copo de vidro, um balanço de ferro são objetos.
Toda matéria é constituída por partículas minúsculas chamadas átomos.
O átomo é formado por um núcleo e a eletrosfera.
Os átomos apresentam duas partes fundamentais:
As partículas, fundamentais, que constituem os átomos são: prótons, nêutrons e elétrons.
No núcleo do átomo são encontrados prótons e nêutrons; enquanto que na eletrosfera são encontrados os elétrons.
Estudos permitiram determinar características físicas das partículas atômicas fundamentais, tais como carga elétrica relativa e massa relativa, que podem ser observadas na tabela a seguir:
Partícula Massa relativa Carga relativa Elétron 1/1836 – 1 Próton 1 + 1 Nêutron 1 0
A massa do elétron é desprezível, e não podemos afirmar que o mesmo não tem massa.
O elétron tem uma massa que é, aproximadamente, 1836 vezes menor que a massa do próton.
Os átomos, por sua vez, reúnem-se em grupos denominados moléculas. No caso da substância água, as moléculas são formadas por dois átomos do elemento hidrogênio e um átomo do elemento oxigênio (H2O). Resumindo:
• Átomo é a unidade estrutural da matéria.
• Molécula é a menor porção de uma substância que ainda conserva as propriedades dessa substância
Quando olhamos à nossa volta, percebemos que alguns materiais aquecem mais rápidos que outros e que, outros se quebram com maior facilidade, alguns são verdes outros são incolores, temos materiais com algum odor, etc.
Em outras palavras, a matéria possui algumas características chamadas de propriedades da matéria.
Propriedades Gerais: são aquelas propriedades que não identificam uma substância como diferente das demais, pois ela pode se repetir com outros materiais. Por exemplo, a massa e o volume são propriedades usadas para medir diversos materiais, principalmente para comercializá-los. Portanto, a massa e o volume são propriedades gerais.
• Propriedades Específicas:
são aquelas que não se repetem para mais de uma substância e que podem
servir, portanto, para identificá-las. Por exemplo, a temperatura de
fusão e de ebulição da água pura, ao nível do mar, é sempre 0°C e 100°C,
respectivamente. Veja abaixo os pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE)
que diferenciam algumas substâncias à pressão de 1 atm:
Além dessas citadas, outras propriedades físicas específicas da matéria
são: densidade; condutividade térmica e elétrica; e propriedades
organolépticas, que são aquelas relacionadas aos sentidos, como cor,
cheiro, textura e sabor. As propriedades organolépticas não são
confiáveis, pois além de algumas vezes nos enganarmos ou discordarmos
quanto à cor, por exemplo, é também muito perigoso para a saúde cheirar,
tocar e ingerir substâncias desconhecidas.
• Propriedades Intensivas:
essas propriedades não dependem da quantidade de material contida na
amostra. Por exemplo, a densidade do gelo não muda se o seu volume for
maior. É por isso que um cubo de gelo e um iceberg flutuam na água,
independentemente do seu tamanho. A temperatura também é uma propriedade
intensiva.
• Propriedades Extensivas:
são o contrário das propriedades intensivas, pois dependem da
quantidade da amostra. Por exemplo, a energia liberada na combustão
aumenta se aumentarmos os combustíveis. Outros exemplos de propriedades
extensivas são: massa e volume.
Denomina-se extensão à propriedade que a matéria tem de ocupar um lugar no espaço, isto é, toda matéria ocupa um lugar no espaço que corresponde ao seu volume.
A unidade padrão de volume é o metro cúbico (m3), mas o litro (L) é também muito usado.
MASSA É a quantidade de matéria que forma um corpo. A massa tem como unidade principal o quilograma (kg).
INÉRCIA É a tendência natural que os corpos têm de manter seu estado de repouso ou de movimento numa trajetória reta.
A medida da inércia de um corpo corresponde à de sua massa. Assim, quanto maior a massa de um corpo, maior será a sua inércia (apresenta maior resistência à mudança do seu estado de repouso ou de movimento).
COMPRESSIBILIDADE É a propriedade que os corpos possuem de terem seu volume reduzido quando submetido a determinada pressão. Isto ocorre porque a pressão diminui os espaços existentes entre as partículas constituintes do corpo.
ELASTICIDADE É a propriedade que um corpo tem de voltar a sua forma inicial, cessada a força a que estava submetido. A elasticidade a compressibilidade variam de um corpo para outro.
A matéria não pode ser criada nem destruída, apenas ser transformada. Esta propriedade constitui um dos princípios básicos da química, ciência que estuda as transformações das substâncias.
Além das propriedades comuns a todas as matérias, há propriedades específicas que, por sua vez, dividem-se em organolépticas, químicas e físicas.
São as propriedades pelas quais certas substâncias impressionam nossos sentidos: Cor, sabor, brilho, odor, etc.
As propriedades químicas são aquelas que caracterizam quimicamente as substâncias. Vale destacar a combustão, a hidrólise e a reatividade.
São as propriedades que caracterizam as substâncias fisicamente, diferenciando-as entre si. As mais importantes são: Ponto de fusão, ebulição, solidificação e condensação.
Também destacamos a solubilidade, a densidade, a solubilidade e a condutibilidade.
Uma das propriedades físicas de grande importância é a densidade que corresponde ao quociente entre a massa e o volume de um corpo.
Quanto maior for a massa de um corpo por unidade de volume, maior será a sua densidade e vice-versa.
1 mL de água = pesa 1 g
1 mL de ferro = pesa 7,86 g
1 mL de chumbo = pesa 1,40 g
d = m / v g / mL , g / cm3, kg / L , etc.
No nosso dia-a-dia o ato de classificar as coisas é algo corriqueiro. Em um faqueiro colocamos em um mesmo espaço as facas, em outro os garfos, etc. Agrupar coisas semelhantes facilita a localização, a identificação, enfim, facilita em vários aspectos.
Os elementos químicos sempre foram agrupados de modo a termos elementos semelhantes juntos, tendo desta maneira o desenvolvimento de várias tabelas até os nossos dias atuais.
Os elementos químicos, atualmente, estão dispostos em ordem crescente de seus números atômicos e, aqueles que estão localizados em uma mesma linha vertical possuem propriedades semelhantes.
CLASSIFICAÇÃO PERIÓDICA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS
Bh Hs
Uun
Uuu
Uub
Nº atômico
K L M N O P Q
Massa atômica
Nome
ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO 2º
Na tabela atual os elementos químicos ocupam sete linhas horizontais que são denominados de períodos. Estes períodos são numerados ou ordenados de cima para baixo para melhor identificálos.
Podemos associar o período de um elemento químico com a sua configuração eletrônica. O número de ordem do período de um elemento é igual ao número de níveis eletrônicos que ele elemento possui.
Exemplos: O elemento flúor tem 9 elétrons.
K = 2 L = 7
Possui deste modo apenas os níveis 1 e 2 ou
A sua distribuição eletrônica é: K e L com elétrons ( 2 níveis de energia ) então este elementos localiza-se no segundo período da classificação periódica.
K = 2 L = 8 M = 8 N = 1
Possui deste modo apenas os níveis 1, 2, 3 e 4 ou
O elemento potássio tem 19 elétrons. A sua distribuição eletrônica é:
periódica.
FAMÍLIAS (GRUPOS ou COLUNAS)
Constituem as 18 linhas verticais da classificação periódica. Estas linhas são numeradas de 1 a 8 e subdivididas em A e B (a IUPAC recomenda que esta numeração seja de 1 a 18).
Os elementos que estão no subgrupo A são denominados de representativos e os do subgrupo B de transição.
Para os elementos REPRESENTATIVOS a sua família é identificada pelo total de elétrons na camada de valência (última camada). Exemplos:
O cloro tem 17 elétrons. K = 2 L = 8 M = 7 Observamos que ele possui 7 elétrons na última camada, então, se encontra na família 7A da classificação periódica. Exemplos:
O cálcio tem 20 elétrons. K = 2 L = 8 M = 8 N = 2 Observamos que ele possui 2 elétrons na última camada, então, se encontra na família 2A da classificação periódica.
Algumas famílias da classificação periódica têm uma denominação especial.
Famílias identificadas por nomes especiais. 1A: Família dos metais alcalinos.
Li, Na, K, Rb, Cs e Fr. 2A: Família dos metais alcalinos terrosos.
Be, Mg, Ca, Sr, Ba e Ra. 6A: Família dos Calcogênios.
O, S, Se, Te e Po. 7A: Família dos Halogênios.
F, Cl, Br, I e At.
O : Família dos Gases nobres. He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn.
Os elementos que estão no subgrupo A são denominados de representativos e os do subgrupo B de transição.
Os elementos representativos possuem o último elétron em um subnível “s” ou “p”. Al (Z = 13)
O último elétron se encontra no subnível “p”, portanto, ele é representativo.
Os elementos de transição possuem o último elétron em um subnível “d” ou “f”. Sc (Z = 21)
O último elétron se encontra no subnível “d”, portanto, ele é de transição.
No grupo 3B e no 6º período se encontra uma série de elementos denominada de série dos lantanídeos.
No grupo 3B e no 7º período encontramos uma série de elementos denominada de série dos actinídeos.
Estas duas séries são os elementos de transição interna que possuem o elétron diferencial em subnível “f”.
Para os elementos representativos a sua família é identificada pelo total de elétrons na camada de valência (última camada).
Exemplos: O cloro tem 17 elétrons.
Observamos que ele possui 7 elétrons na última camada, então, se encontra na família 7A da classificação periódica.
Os elementos de transição interna estão localizados na família 3B.
METAIS, SEMIMETAIS, AMETAIS e GASES NOBRES
Podemos classificar os elementos químicos de acordo com suas propriedades físicas em metais, semimetais, ametais e gases nobres.
A IUPAC recomenda que esta classificação seja, apenas, metais, ametais e gases nobres.
Vamos mostrar a classificação tradicional mostrando paralelamente a sugerida pela IUPAC.
Constitui a maior parte dos elementos químicos.
Suas principais características são:
Sólidos nas condições ambientes, exceto o mercúrio, que é líquido. São bons condutores de eletricidade e calor. São dúcteis e maleáveis. Possuem brilho característico.
A METAIS ou NÃO METAIS
grupo (C, N, P, O, S, Se, F, Cl, Br, I e At)
Apenas 1 elementos químicos fazem parte deste
Suas características são opostas à dos metais. Podem ser sólidos (C, P, S, Se I e At), líquido (Br) ou gasosos (N, O, F e Cl). São maus condutores de eletricidade e calor. Não possuem brilho característico. Não são dúcteis nem maleáveis.
C grafite Enxofre
Possuem propriedades intermediárias entre os metais e os ametais. Este grupo é constituído por 7 elementos químicos (B, Si, Ge, As, Sb, Te e Po).
São sólidos nas condições ambientes.
São todos gases nas condições ambientes e possuem grande estabilidade química, isto é, pouca capacidade de combinarem com outros elementos. Constituem os gases nobres os elementos He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn.
O elemento químico hidrogênio não é classificado em nenhum destes grupos, ele possui características próprias. Nas condições ambientes é um gás, sendo bastante inflamável.
A IUPAC recomenda que o grupo dos semimetais deixe de existir e, seus elementos deverão fazer parte dos metais e dos não metais. Sendo assim distribuídos:
Ge, Sb e Po passam a ser classificados metais e B, Si, As e Te serão classificados como não metais.
com números atômicos menores ou igual a 92 são naturais e, acima deste valor são artificiais.
Em geral os elementos químicos
LIGAÇÕES QUÍMICAS
INTRODUÇÃO
Existe uma grande quantidade de substâncias na natureza e, isto se deve à capacidade de átomos iguais ou diferentes se combinarem entre si. Um grupo muito pequeno de átomos aparece na forma de átomos isolados, como os gases nobres.
Se dois átomos combinarem entre si, dizemos que foi estabelecida entre eles uma ligação química.
Os elétrons mais externos do átomo são os responsáveis pela ocorrência da ligação química.
As ligações químicas dependem da força de atração eletrostática existente entre cargas de sinais opostas a da tendência que os elétrons apresentam de formar pares.
Deste modo para ocorrer uma ligação química é necessário que os átomos percam ou ganhem elétrons, ou, então, compartilhem seus elétrons de sua última camada.
Na maioria das ligações, os átomos ligantes possuem distribuição eletrônica semelhante à de um gás nobre, isto é, apenas o nível K, completo, ou, 8 elétrons em uma outra camada.
Esta idéia foi desenvolvida pelos cientistas Kossel e Lewis e ficou conhecida como teoria do octeto.
Um átomo que satisfaz esta teoria é estável e é aplicada principalmente para os elementos do subgrupo A (representativos) da tabela periódica. Existem muitas exceções a esta regra, porém ela continua sendo usada.
O número de elétrons que um átomo deve perder, ganhar ou associar para se tornar estável recebe o nome de valência ou poder de combinação do átomo.
No caso de formação de íons, a valência é denominada de eletrovalência.
Na maioria das vezes, os átomos que perdem elétrons são os metais das famílias 1A, 2A e 3A e os átomos que recebem elétrons são ametais das famílias 5A, 6A e 7A.
2. LIGAÇÃO IÔNICA ou ELETROVALENTE
Esta ligação ocorre devido à atração eletrostática entre íons de cargas opostas.
Na ligação iônica os átomos ligantes apresentam uma grande diferença de eletronegatividade, isto é, um é metal e o outro ametal.
O exemplo mais tradicional da ligação iônica é a interação entre o sódio (Z = 1) e o cloro (Z = 17) para a formação do cloreto de sódio (NaCl).
O sódio tem configuração eletrônica: K = 2; L = 8; M = 1
A tendência normal dele é perder 1 elétron ficando com uma configuração eletrônica semelhante à do neônio e, se tornando um cátion monovalente.
O cloro tem configuração eletrônica: K = 2; L = 8; M = 7
A tendência normal dele é ganhar 1 elétron ficando com uma configuração eletrônica semelhante à do argônio e, se tornando um ânion monovalente.
E a formação do NaCl
atração átomo neutro do sódio átomo neutro do cloro cátion do sódio ânion cloreto
Usando o esquema de Lewis
Na Cl + _Na Cl
Vejamos a ligação entre o magnésio e o cloro.
Cl (Z = 17) K = 2; L = 8; M = 7
(tendência a perder 2 elétrons) (tendência a ganhar 1 elétron)
Usando o esquema de Lewis, teremos:
Cl Cl +Mg
Cl MgCl2
Para compostos iônicos poderemos usar na obtenção da fórmula final o seguinte esquema geral.
C A y+ x
A valência do cátion será a atomicidade do ânion e vice-versa. Se os valores forem múltiplos de um mesmo número, deveremos fazer a simplificação.
A ligação iônica é, em geral, bastante forte e mantém os íons fortemente presos no retículo. Por isso, os compostos iônicos são sólidos e, em geral, têm pontos de fusão e ebulição elevados.
Os compostos iônicos, quando em solução aquosa ou fundidos conduzem a corrente elétrica.
3. LIGAÇÃO COVALENTE ou MOLECULAR
A principal característica desta ligação é o compartilhamento (formação de pares) de elétrons entre os dois átomos ligantes.
Os átomos que participam da ligação covalente são ametais, semimetais e o hidrogênio.
Os pares de elétrons compartilhados são contados para os dois átomos ligantes.
Se cada um dos átomos ligantes contribuírem com um dos elétrons do par a ligação será covalente
dativa ou coordenada
normal e, se apenas um dos átomos contribuírem com os dois elétrons do par, a ligação será covalente
Consideremos, como primeiro exemplo, a união entre dois átomos do elemento flúor (F) para formar a molécula da substância simples flúor (F2).
eletrônica K = 2; .L = 7
Com número atômico igual a 9 o flúor tem configuração
eletrônica plana molecular
Consideremos, como segundo exemplo, a união entre dois átomos do elemento nitrogênio (N) para formar a molécula da substância simples nitrogênio
configuração eletrônica K = 2; .L = 5
Com número atômico igual a 7 o nitrogênio tem
N.. . N N N2
eletrônica plana molecular
Consideremos, como terceiro exemplo, a união entre dois átomos do ELEMENTO HIDROGÊNIO e um átomo do ELEMENTO OXIGÊNIO para formar a substância COMPOSTA ÁGUA (H2O). O átomo de OXIGÊNIO possui 6 elétrons na
camada de valência e o HIDROGÊNIO tem apenas 1 elétron na sua camada de valência.
fórmula eletrônica fórmula estrutural plana fórmula molecular
As substâncias químicas podem ser agrupadas de acordo com suas propriedades comuns. Estas propriedades comuns são chamadas de propriedades funcionais.
Em função dessas propriedades podemos agrupar as substâncias em grupos aos quais chamaremos de funções inorgânicas.
As principais funções inorgânicas são: . Função ácido. . Função base ou hidróxido. . Função sal. . Função óxido. FUNÇÃO ÁCIDO (CONCEITO DE ARRHENIUS )
Segundo Arrhenius toda substância que em solução aquosa sofre ionização produzindo como cátion, apenas o íon H + , é um ácido.
Exemplos:
HCl H +
+ Cl –
H2O
H2SO4 2 H
Os ácidos possuem algumas propriedades características: sabor, condutibilidade elétrica, ação sobre indicadores e ação sobre as bases. Sabor:
Apresentam sabor azedo. Condutibilidade elétrica:
Em solução conduz a corrente elétrica. Ação sobre indicadores:
Algumas substâncias adquirem colorações diferentes quando estão na presença dos ácidos, estas substâncias são chamadas de indicadores.
Indicador Cor na presença do ácido
Fenolftaleína Incolor Tornassol Róseo Metilorange Vermelho
Ação sobre bases Reagem com as bases produzindo sal e água.
Para Arrhenius base ou hidróxido é todo composto que em solução aquosa sofre dissociação iônica, libertando como ânion, apenas
, denominado de oxidrila ou hidroxila
o íon OH –
Exemplos:
NaOH H2O Na
Pb(OH)2 Pb
Estas equações recebem o nome de equações de dissociação da base.
As bases de Arrhenius apresentam características referentes aos íons OH1– , entre elas podemos citar:
sabor, condutibilidade elétrica, ação sobre indicadores e ação sobre ácidos. Sabor:
Apresentam um sabor cáustico, lixívia ou adstringente.
Condutibilidade elétrica:
As soluções básicas, por possuírem íons livres, conduzem a corrente elétrica.
Ação sobre indicadores:
Indicador Cor na presença da base Fenolftaleína Vermelho Tornassol Azul Metilorange Amarelo
Ação sobre os ácidos: Reagem com os ácidos produzindo sal e água.
HCl + NaOH NaCl + H2O
Sal é todo composto que em solução aquosa possui pelo menos um cátion diferente do H + , e pelo menos um ânion diferente do OH 1– .
Podemos também afirmar que sal é um composto obtido pela neutralização de um ácido por uma base. Exemplos:
HCl + NaOH NaCl + H2O
onde o
NaCl possui o Na + , que é diferente do
H + , e o Cl –
, que diferente do OH – .
onde o CaOHNO3 possui o Ca2+ , que é diferente do H + , e o NO3
, que é diferente do OH –
A reação entre um ácido e uma base recebe o nome especial de neutralização ou salificação.
A neutralização entre um ácido e uma base pode ser total ou parcial.
É o conjunto de compostos binários onde o oxigênio é o elemento mais eletronegativo.
Exemplos: Na2O; H2O; Al2O3; SO3; CaO
Podemos dividir os óxidos em dois grupos:
Os óxidos moleculares: O elemento ligado ao oxigênio é ametal.
Exemplos: CO2; SO3; CO; Cl2O7
Os óxidos iônicos: O elemento ligado ao oxigênio é um metal. Exemplos:
Fe2O3; CaO; Na2O; Al2O3
Os fenômenos podem ser classificados em químicos (produzem novas substâncias) e físicos (não produzem novas espécies).
Aos fenômenos químicos damos o nome de REAÇÕES QUÍMICAS.
Óxido de cálcio mais água produz hidróxido de cálcio.
Quando substituímos os nomes das substâncias por suas fórmulas e as palavras por símbolos, obteremos uma EQUAÇÃO QUÍMICA.
As substâncias que iniciam uma reação são os reagentes e constituem o primeiro membro da equação.
As substâncias obtidas numa reação química são os produtos e constituem o segundo membro da equação.
No exemplo acima, CaO e H2O são os reagentes e, o Ca(OH)2 é o produto.
As equações químicas possuem fórmulas e coeficientes para mostrar os aspecto qualitativo e quantitativo da reação.
coeficientes
Numa reação química, o número total de átomos dos reagentes é igual ao número total de átomos dos produtos.
Responda:
1) A propriedade pela qual a matéria ocupa lugar no espaço é:
A) inércia;
B) extensão;
C) divisibilidade;
D) impenetrabilidade;
E) dureza
2) A passagem de um corpo do estado sólido para o estado gasoso chama-se:
A) sublimação;
B) liquefação;
C) vaporização;
D) solidificação;
E) calefação.
3) Tudo que é capaz de ocupar um lugar no espaço e possui
massa chama-se:
A) peso específico;
A) peso específico;
B) substância;
C)
matéria;
D) inércia;
E)
mistura.
4) Qual propriedade da matéria tem a ver com movimento?
A) peso específico;
A) peso específico;
B) substância;
C) matéria;
D) inércia;
E) mistura.
5) A superfície da água em contato com uma outra superfície
muito quente vaporiza-se e, assim, a porção superior da água, ainda líquida,
flutua sobre o “colchão de vapor de água”. Este fenômeno denomina-se:
A) saturação;
A) saturação;
B) calefação;
C) decantação;
D) destilação;
E) sublimação.
6) O fenômeno que ocorre quando a água sofre uma elevação da temperatura é chamado de:
A) ebulição;
A) ebulição;
B) calefação;
C) crepitação;
D) vaporização;
E) sublimação;
7) Evaporação, Calefação e Ebulição são processos de:
A) obtenção de substâncias puras;
B) passagem do estado sólido ao de vapor;
C) passagem do estado líquido ao de vapor;
C) passagem do estado líquido ao de vapor;
D) transformação que não dependem da substância e da temperatura do
sistema;
E) separação de misturas
homogêneas.
8) São fundamentais, para se determinar a pureza de uma substância:
A) os estados físicos;
B) as
propriedades gerais;
C) as
propriedades organolépticas;
D) as temperaturas de mudança de fase;
E) a pressão atmosférica:
9) Impenetrabilidade e solubilidade constituem, respectivamente, para a matéria, propriedades:
A) geral e funcional;
B) geral e específica;
C) específica e funcional;
D) específica e organoléptica;
D) específica e organoléptica;
E)
funcional e organoléptica.
10)
Densidade é uma propriedade definida pela rela
A) massa /
pressão
B) massa / volume
C) massa / temperatura
D) pressão
/ temperatura
E) pressão / volume
SUBSTÂNCIAS:
As soluções químicas usadas em laboratórios são misturas homogêneas
A grande maioria dos materiais encontrados na natureza, em nossa sociedade e em nosso corpo, não são substâncias puras, mas na verdade são misturas de duas ou mais substâncias.
Por exemplo, apesar de nos referirmos na
maioria das vezes à água mineral apenas como “água”, na realidade ela
não possui apenas a substância pura H2O, porque ela é o
resultado de um processo no qual a água da chuva penetra no solo e passa
por várias rochas. Assim, como o próprio nome indica, além de água, ela
também possui vários minerais dissolvidos. Se você tiver curiosidade e
conferir o rótulo de alguma água mineral, verá que ela possui em sua
composição química sulfatos de estrôncio, de cálcio, de sódio, de
potássio, bicarbonato de sódio, fluoreto de sódio, entre outros.
Mas como é possível diferenciar uma substância de uma mistura?
Por exemplo, a água destilada mostrada abaixo é uma substância pura que contém apenas H2O:
Visualmente ela é exatamente igual a uma
mistura de água e sal; porém, elas podem ser diferenciadas a partir da
definição de mistura. Veja:
Misturas são materiais cujas propriedades físicas não são constantes, mas variam mesmo numa determinada temperatura e pressão.
Assim, basta medir as propriedades
físicas, como os pontos de fusão e ebulição e a densidade. Caso se
apresentem constantes e bem definidas, trata-se de uma substância pura
(no caso da água destilada, em 4ºC, a sua densidade será de 1,0 g/cm3 e, ao nível do mar, os pontos de fusão e ebulição serão de 0ºC e 100ºC, respectivamente).
No entanto, se forem apresentadas
variações, trata-se de uma mistura. Se aquecer a mistura de água com sal
para verificar o ponto de ebulição, verá que durante a mudança do
estado líquido para o gasoso a temperatura não irá permanecer constante,
como acontece com a água destilada, que se mantém em 100 ºC até que
todo líquido vire vapor.
Agora, existem misturas que nem é
preciso determinar suas propriedades físicas para sabermos que são
misturas, basta olharmos, como é o caso da mostrada abaixo, de água com
óleo:
Isso nos indica que existem tipos
diferentes de misturas, que podem ser classificadas em homogêneas e
heterogêneas. Veja cada uma:
1. Misturas Homogêneas: São aquelas que apresentam um aspecto uniforme, com uma única fase (monofásicas).
Exemplos: água e sal, soro fisiológico
(0,9 g de cloreto de sódio em 100 mL de água), salmoura (36 g de sais
como o cloreto de sódio, cloreto de magnésio, iodato de potássio,
antiumectantes e 100 mL de água), álcool hidratado (etanol e água), o ar
(78% de gás nitrogênio, 20% de gás oxigênio, 2% de outros gases e vapor
de água), aço (liga metálica formada por 98,5% de ferro e 1, 5% de
carbono).
Os exemplos acima mostram que as misturas homogêneas podem estar no estado sólido, líquido ou gasoso.
Essas misturas homogêneas são chamadas de soluções
e elas não podem ser separadas por métodos físicos, mas apenas por
técnicas químicas. Por exemplo, para separar o álcool da água é preciso
um processo de destilação, pois uma centrifugação ou filtração não
serviriam.
Além disso, é importante ressaltar que elas devem ser homogêneas até mesmo ao olhar num ultramicroscópio.
Por exemplo, a olho nu, o leite e o sangue podem parecer homogêneos,
mas no ultramicroscópio vemos que na verdade são heterogêneos. Abaixo,
temos a imagem do sangue no ultramicroscópio e as suas fases separadas
depois de ter sido colocado numa ultracentrífuga:
2. Misturas Heterogêneas: São aquelas que apresentam mais de uma fase.
Exemplos: água e óleo, água e areia, gelo e água, granito, água e ferro, sal não dissolvido na água.
Os componentes das misturas heterogêneas
aparecem, na maioria dos casos, em estados físicos diferentes e podem
ser separados por métodos físicos, um exemplo ocorre quando fazemos café
e filtramos o sólido separando-o do líquido.
SEPARAÇÃO DE MISTURAS
Os componentes das misturas podem ser separados. Há algumas técnicas para realizar a separação de misturas. O tipo de separação depende do tipo de mistura.
Alguns dos métodos de separação de mistura são: catação, levigação, dissolução ou flotação, peneiração, separação magnética, dissolução fracionada, decantação e sedimentação, centrifugação, filtração, evaporação, destilação simples e fracionada e fusão fracionada.
Separação de Sólidos
Para separar sólidos podemos utilizar o método da catação, levigação, flotação ou dissolução, peneiração, separação magnética, ventilação e dissolução fracionada.
- CATAÇÃO – consiste basicamente em recolher com as mãos ou uma pinça um dos componentes da mistura.
Exemplo: separar feijão das impurezas antes de cozinhá-los.
- LEVIGAÇÃO – separa substâncias mais densas das menos densas usando água corrente.
Exemplo: processo usado por garimpeiros para separar ouro (mais denso) da areia (menos densa).
- DISSOLUÇÃO OU FLOCULAÇÃO – consiste em dissolver a mistura em solvente com densidade intermediária entre as densidades dos componentes das misturas.
Exemplo: serragem + areia
Adiciona-se água na mistura. A areia fica no fundo e a serragem flutua na água.
- PENEIRAÇÃO – separa sólidos maiores de sólidos menores ou ainda sólidos em suspensão em líquidos.
Exemplo: os pedreiros usam esta técnica para separar a areia mais fina de pedrinhas; para separar a polpa de uma fruta das suas sementes, como o maracujá.
Este processo também é chamado de tamização.
Exemplo: limalha de ferro + enxofre; areia + ferro
Exemplo: separar o amendoim torrado da sua casca já solta; arroz + palha.
- DISSOLUÇÃO FRACIONADA - consiste em separar dois componentes sólidos utilizando um líquido que dissolva apenas um deles.
Exemplo: sal + areia
Dissolve-se o sal em água. A areia não se dissolve na água. Pode-se filtrar a mistura separando a areia, que fica retida no filtro da água salgada. Pode-se evaporar a água, separando a água do sal.
eparação de Sólidos e Líquidos
Para separar misturas de sólidos e líquidos podemos utilizar o método da decantação e sedimentação, centrifugação, filtração e evaporação.
- SEDIMENTAÇÃO – consiste em deixar a mistura em repouso até o sólido se depositar no fundo do recipiente.
Exemplo: água + areia
Exemplo: água + óleo; água + areia
Exemplo: Para separar a água com barro.
- FILTRAÇÃO – processo mecânico que serve para separar mistura sólida dispersa com um líquido ou gás. Utiliza-se uma superfície porosa (filtro) para reter o sólido e deixar passar o líquido. O filtro usado é um papel-filtro.
O papel-filtro pregueado produz uma filtração mais rápida e é utilizada quando a parte que mais interessa é a sólida.
Exemplo: água + areia
Exemplo: água + sal de cozinha (cloreto de sódio).
Nas salinas, obtém-se o sal de cozinha por este processo. Na realidade, as evaporações resultam em sal grosso, que se for purificado torna-se o sal refinado (sal de cozinha), que é uma mistura de cloreto de sódio e outras substâncias que são adicionadas pela indústria.
Para separar os componentes das substâncias de misturas homogêneas usamos os métodos chamados de fracionamento, que se baseiam na constância da temperatura nas mudanças de estados físicos. São eles: destilação e fusão.
- DESTILAÇÃO – consiste em separar líquidos e sólidos com pontos de ebulição diferentes. Os líquidos devem ser miscíveis entre si.
Exemplo: água + álcool etílico; água + sal de cozinha
O ponto de ebulição da água é 100°C e o ponto de ebulição do álcool etílico é 78°C. Se aquecermos esta mistura, o álcool ferve primeiro. No condensador, o vapor do álcool é resfriado e transformado em álcool líquido, passando para outro recipiente, que pode ser um frasco coletor, um erlenmeyer ou um copo de béquer. E a água permanece no recipiente anterior, separando-se assim do álcool.
Para essa técnica, usa-se o aparelho chamado destilador, que é um conjunto de vidrarias do laboratório químico. Utiliza-se: termômetro, balão de destilação, haste metálica ou suporte, bico de Bunsen, condensador, mangueiras, agarradores e frasco coletor.
Este método é a chamada Destilação Simples.
Nas indústrias, principalmente de petróleo, usa-se a destilação fracionada para separar misturas de dois ou mais líquidos. As torres de separação de petróleo fazem a sua divisão produzindo gasolina, óleo diesel, gás natural, querosene, piche.
As substâncias devem conter pontos de ebulição diferentes, mas com valores próximos uns aos outros.
Exemplo: mistura sólida entre estanho e chumbo.
O estanho funde-se a 231°C e o chumbo, a 327°C. Então, funde-se primeiramente o estanho.
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