Aspectos macroscópicos

CONCEITOS PRELIMINARES

É tudo aquilo que possui massa e ocupa lugar no espaço.

MATÉRIA

Exemplo: granito, madeira, ferro etc.

O ar também é matéria, pois possui massa e ocupa lugar no espaço (isto é, tem volume).

CORPO

É qualquer porção limitada da matéria.

Exemplo: pedaço de granito, tábua de madeira, barra de ferro etc.

OBJETO

É um corpo que possui aplicações úteis ao homem.

Exemplo: estátua de granito, mesa de madeira, grade de ferro etc.

ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

As substâncias presentes na natureza podem se apresentar sob os estados:

sólido: apresentam forma definida, volume definido e baixa energia cinética em suas moléculas;

líquido: apresentam forma variável, volume definido e média energia cinética em suas moléculas;

gasoso: apresentam forma variável, volume variável e alta energia cinética em suas moléculas.

quarto estado da matéria: o plasma.

Qual é o estado físico da chama de uma vela?

Depende da cor do fogo. Uma chama azulada é bem mais quente que uma amarela ou laranja. O fogo amarelo de uma vela está no estado gasoso, mas a chama azul (como o de um fogão) tem gás e plasma juntos.

Podemos dar energia a um sólido para levá-lo ao estado líquido e então ao estado gasoso, agora imagine que possamos dar energia a um gás, de forma a separá-lo em íons e elétrons. Isso é o plasma, uma mistura neutra de íons e elétrons.

 A chama de uma vela, a luminescência da lâmpada de luz fria, a descarga elétrica, o jato de fogo que sai de um foguete, o rastro que deixa o relâmpago e mais de 90% do que há no universo, são exemplos deste quarto estado da matéria, o plasma.

Ainda há mais dois estados físicos: o condensado de Bose-Einstein e o condensado fermiônico.

MUDANÇAS DO ESTADO FÍSICO

As substâncias variam seu estado físico de acordo com a temperatura e pressão. Existem diferentes tipos de mudanças de estado, as quais podem se dividir em dois grupos:

MUDANÇAS QUE OCORREM COM GANHO DE ENERGIA

Fusão: passagem do estado sólido para o líquido.

Vaporização: passagem do estado líquido para o gasoso. Subdivide-se em três casos:

→ evaporação: passagem lenta que se processa espontaneamente;

Exemplo: As águas de uma praia num dia de sol.

→ ebulição: passagem rápida que se processa sempre numa determinada temperatura;

Exemplo: Quando fervemos água numa panela.

→ calefação: passagem muito rápida ocorrida devido a uma grande variação de temperatura.

Exemplo: Quando jogamos água em uma chapa metálica incandescente.

OBSERVAÇÃO

A evaporação pode ser acelerada por quatro fatores: temperatura, pressão, superfície líquida exposta e ventos.

MUDANÇAS QUE OCORREM COM PERDA DE ENERGIA

Liquefação (ou condensação): passagem do estado gasoso para o líquido;

Solidificação: passagem do estado líquido para o sólido.

OBSERVAÇÃO

Sublimação: é a passagem direta do estado sólido para o gasoso e vice-versa. Nesta mudança, pode ocorrer ganho ou perda de energia dependendo do sentido em questão.

Exemplo: Gelo seco e bolinhas de naftalina.

FENÔMENOS

Dividem-se em: físicos, químicos, físico-químicos e biológicos.

Físicos: não alteram a natureza das substâncias, apenas seu estado de agregação.

Exemplo: fusão, dilatação.

Químicos: alteram a natureza das substâncias.

Exemplo: combustão, oxidação (ferrugem).

Físico-químicos: mesclam características dos dois anteriores.

Exemplo: eletrólise.

Biológicos: são os fenômenos que ocorrem com os seres vivos.

Exemplo: circulação, audição.

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

Gerais: propriedades presentes em todas as substâncias. São elas: extensão, inércia, impenetrabilidade, porosidade, elasticidade, compressibilidade etc.

Específicas: propriedades particulares a cada substância. Podem ser físicas (exemplo: ponto de fusão e ebulição), químicas (exemplo: oxidação) ou organolépticas (exemplo: sabor).

DENSIDADE

Densidade,é uma propriedade específica da matéria,  é a massa por unidade de volume de uma substância.

Densidade = massa / volume

A densidade existe para determinar a quantidade de matéria que está presente em uma determinada unidade de volume. O que você entenderia se te dissessem que o chumbo possui maior densidade do que o alumínio? A explicação é que, num dado volume de chumbo há mais matéria que em uma mesma quantidade de alumínio.

Podemos caracterizar uma substância através de sua densidade. A densidade dos sólidos e líquidos é expressa em gramas por centímetro cúbico (g/cm³). Vejamos a densidade de alguns compostos:

Água …………………………………0,997 g/cm³

Álcool etílico………………………0,789 g/cm³

Alumínio ………………………….. 2,70 g/cm³

Chumbo……………………………..11,3 g/cm³

Diamante …………………………….3,5 g/cm³

Leite integral……………………….1,03 g/cm³

Mercúrio ……………………………13,6 g/cm³

CONCEITOS FUNDAMENTAIS

ÁTOMO

É a menor porção de uma matéria que mantém suas características físicas e químicas.

ELEMENTO QUÍMICO

Apesar de existirem diversos tipos de matérias diferentes, os cientistas só conhecem um pouco mais de cem tipos de átomos diferentes. Cada um desses tipos representa um elemento químico.

Cada elemento químico possui um nome e uma abreviação:

Exemplos: Carbono → C; Fósforo → P; Cobre → Cu

MOLÉCULA

É a reunião de um determinado número de átomos.

Exemplo: Quando dois átomos de hidrogênio ligam-se a um átomo de oxigênio, uma molécula de água é formada.

SUBSTÂNCIA PURA

Sistema que apresenta composição química definida, ou seja, é um conjunto de inúmeras moléculas ou átomos iguais. As substâncias químicas dividem-se em: substâncias simples e substâncias compostas.

Substâncias simples: são aquelas formadas por átomos de apenas um elemento químico.

Exemplo: gás hidrogênio (H₂), ozônio (O₃) e enxofre (S₈).

OBSERVAÇÃO

Atomicidade: é o número de átomos existentes numa molécula de substância simples. Assim, moléculas monoatômicas são as que possuem somente um átomo (Fe, Cu, Au etc.); diatômicas, as que possuem dois (H₂, Cl₂, F₂ etc.), e assim por diante.

Alotropia: é um fenômeno que consiste em um mesmo elemento químico formar mais de uma substância simples. Existem diversos exemplos de alotropia, dentre os quais se destacam:

Do oxigênio: existem duas variedades alotrópicas do oxigênio que se diferem pelo número de átomos: O₂ e O₃.

O₂ – gás oxigênio (mais estável)

O₃ – gás ozônio (menos estável)

→ Do carbono – no caso do carbono, as variedades alotrópicas se diferem pela estrutura cristalina: grafite (Cn) e diamante (Cn);

→ Grafite – planos paralelos constituídos por hexágonos regulares (mais estável);

→ Diamante – tetraedros ligados entre si (menos estável).

Substâncias compostas: São aquelas formadas por átomos de diferentes elementos químicos.

Exemplo: água (H₂O), álcool comum (C₂H₅OH) e gás carbônico (CO₂).

MISTURAS

Mistura é a reunião de mais de uma substância num determinado espaço. Existem dois tipos de misturas: homogêneas e heterogêneas. Além disso, os conceitos de fase e componente devem ser destacados:

• Fase: é cada porção distinguida a olho nu ou no microscópio simples em uma mistura. Os sistemas, em geral, dividem-se em:

→ monofásico: uma única fase;

→ bifásico: duas fases;

→ trifásico: três fases;

→ polifásico: quatro ou mais fases.

• Componente: é cada substância que compõe uma mistura.

MISTURA HOMOGÊNEA

É toda mistura na qual só observa-se uma fase.

Exemplo: água e álcool, água e sal, água e açúcar etc.

MISTURA HETEROGÊNEA

É toda mistura em que se observam pelo menos duas fases.

Exemplos: água e óleo, álcool e gasolina, água e açúcar em excesso etc.

OBSERVAÇÃO

1) As misturas homogêneas apresentam propriedades iguais em todos os seus pontos; nas misturas heterogêneas, as propriedades variam ao se atravessar a superfície de separação entre uma fase e outra.

É muito importante não se confundir as fases com as substâncias (ou componentes) existentes num sistema.

Exemplo: Observe o sistema abaixo:

Bifásico: gelo e água salgada

Duas substâncias: água e sal.

2) Ao contrário das substâncias puras, as misturas não têm propriedades características bem definidas.

Exemplo: A água pura congela sempre a 0°C, uma mistura de sal e água congelará abaixo de 0°C, numa temperatura que dependerá da quantidade de sal que for adicionada à água.

3) Nem todo sistema heterogêneo pode ser considerado uma mistura, já que podemos ter em um mesmo recipiente uma substância pura em estados físicos diferentes.

Exemplo: Um copo contendo água e gelo.

Duas fases (sistema heterogêneo)

Uma substância pura

MUDANÇAS DE ESTADO PARA MISTURAS E SUBSTÂNCIAS

SUBSTÂNCIA PURA

Quando uma substância pura sofre alteração em seu estado físico, a temperatura se mantém constante. Observe o gráfico seguinte:

MISTURA COMUM

Ocorre variação de temperatura durante as mudanças de estado físico.

MISTURA EUTÉTICA

Durante a fusão, não ocorre variação de temperatura.

Exemplo: uma liga com 93% de chumbo e 7% de arsênio.

MISTURA AZEOTRÓPICA

Durante a ebulição, não há variação de temperatura.

Exemplo: uma mistura que contenha 96% de álcool e 4% de água.

REDUZIR, REUTILIZAR E RECICLAR

Hoje falamos muito em reciclar, mas os fenômenos físicos e químicos envolvidos na reciclagem por si só causam algum impacto ambiental. Talvez fosse mais sensato primeiro Reduzir, depois Reaproveitar e só então Reciclar.

1º Reduzir

A melhor solução é reduzir o lixo que produzimos em primeiro lugar. Só devemos comprar o que realmente precisamos, pois restos de comida, sacos plásticos e embalagens desnecessárias viram um montão de lixo. É preciso reduzir o tempo da torneira e do chuveiro abertos, como também evitar o desperdício de manter a luz e a televisão ligadas num cômodo que não tem ninguém.