Aspectos macroscópicos – definições fundamentais

DEFINIÇÕES INICIAS

A Química pode ser definida como uma ciência que estuda a matéria e suas transformações. Assim, inicialmente, cabe definir o que seria matéria. A matéria pode ser definida como tudo aquilo que possui massa e ocupa um lugar no espaço. Sendo assim, um pedaço de ferro é matéria; nós, seres vivos, somos matéria; e o ar também é matéria, uma vez que também tem massa e volume (mesmo que dependa do recipiente).

Os seres humanos e o ar atmosférico são exemplos de matéria

A matéria pode apresentar subdivisões, tais como corpo e objeto. Um corpo pode ser definido como qualquer porção delimitada da matéria. Assim, corpo humano e uma cadeira podem ser definidos como corpo. Já o objeto é todo corpo que apresenta função para o homem. A faca, por apresentar a função de cortar alimentos é denominada um objeto, por exemplo.

A faca, por apresentar função de cortar alimentos, é um objeto

ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA

A matéria pode se apresentar em estados físicos distintos:
sólido, líquido e gasoso.

• Sólido: forma e volume definido.

• Líquido: forma variável e volume definido.

• Gasoso: forma e volume variáveis.

OBSERVAÇÃO 

A energia cinética está associada ao movimento. No sólido, como as moléculas se encontram mais organizadas por terem forma e volume definidos, as moléculas têm pouca liberdade de movimentação. Nos líquidos, essa liberdade é maior, portanto, a energia cinética é maior quando comparada aos sólidos. Nos gases, por sua vez, como o grau de liberdade é muito grande, a energia cinética é maior quando comparada aos outros dois estados.

MUDANÇAS DE ESTADO FÍSICO

As substâncias podem mudar de estado físico (também chamado de estado de agregação) alterando-se algumas variáveis tais como temperatura e pressão. Essas mudanças podem:

Ocorrer com ganho de energia

• Fusão: passagem do estado sólido para o líquido.

• Vaporização: estado líquido

– Evaporação: ocorre espontaneamente, e, por essa razão, mais lentamente.

Após um dia de chuva, as calçadas secam espontaneamente

– Ebulição: passagem rápida que se processa artificialmente, ao atingir determinada temperatura.

Água fervendo em uma panela.

– Calefação: ocorre instantaneamente, em função de um elevado aumento de temperatura.

Água em contato com uma chapa metálica incandescente.

•  Sublimação: passagem direta do estado sólido para o
gasoso.

Bolinhas de naftalina na gaveta.

Ocorrer com perda de energia

• Liquefação ou condensação: passagem do estado gasoso para o líquido.

A chuva ocorre através da transformação de vapor de água em água líquida

• Solidificação: passagem do estado líquido para o sólido.

A formação do gelo se dá através da solidificação da água líquida

Ressublimação: passagem do gasoso diretamente para o sólido.

FENÔNEMOS

Os fenômenos podem se dividir em quatro categorias: físicos, químicos, biológicos e físico-químicos. Nos fenômenos físicos ocorre apenas mudança de estado físico. Nos fenômenos químicos, é preciso que ocorra transformação da matéria como ocorre, por exemplo, na queima completa de combustíveis, que levam a formação de CO2 e água.

Os fenômenos biológicos são aqueles que ocorrem exclusivamente nos seres vivos, sendo um bom exemplo a respiração. Por fim, os fenômenos físico-químicos.

PROPRIEDADES DA MATÉRIA

As propriedades da matéria podem ser gerais ou específicas. As propriedades gerais são comuns a todas substâncias. São elas: extensão, inércia, impenetrabilidade, elasticidade, porosidade etc. As propriedades específicas são particulares de cada substância, podendo ser físicas, como ponto de fusão e ebulição, por exemplo; químicas, como resistência a oxidação; ou organolépticas, propriedades relativas aos sentidos, como por exemplo, o sabor (relativo ao paladar).

DENSIDADE

Uma propriedade específica da matéria que merece destaque, a densidade é definida como a massa (m) por unidade de volume (V) de uma determinada substância:

d = m / V

A unidade de densidade é expressa no SI (Sistema de Internacional de medidas) por quilograma por metro cúbico, kg/m³, mas usualmente, utiliza-se a grama por centímetro cúbico, g/cm³, ou por litro, g/L.

Uma substância apresentar maior densidade que outra significa que esta apresenta uma quantidade maior de massa por unidade de volume.

Exemplo: a densidade do chumbo (11,3 g/cm³) é maior que a do alumínio (2,7 g/cm³)

CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Na Química, alguns conceitos são fundamentais para compreensão dessa ciência.

ÁTOMO

É o que compõe a matéria. O átomo pode se dividir em outras partículas menores.

ELEMENTO QUÍMICO

Os átomos de mesma identidade são representados por um nome e um símbolo, conjunto este que representa um elemento químico.

Os átomos não são todos iguais em sua constituição, e, por essa razão, apresentam nomes e símbolos distintos.

Exemplo: o elemento químico carbono é representado pelo símbolo C, enquanto o hidrogênio é representado pelo símbolo H.

Alotropia

Fenômeno que consiste em um mesmo elemento químico formar mais de uma substância simples.

Exemplo: o carvão, C (grafite), e diamante, C (diamante) são formados pelo elemento carbono, mas apresentam estruturas completamente diferentes.

Carvão e diamante são formados pelo mesmo elemento químico, o carbono (C).

MOLÉCULA

Uma molécula é formada pela união de átomos.

Exemplo: a molécula de água, H2O, é formada pela união de dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O).

Atomicidade

É o número de átomos existentes numa molécula. Uma molécula gás oxigênio, O2, é chamada de diatômica, pois apresenta atomicidade igual a 2; uma molécula de ozônio, O3, é chamada de triatômica, pois apresenta atomicidade igual a 3.

SUBSTÂNCIAS PURAS

Uma substância é formada pela união de moléculas, constituindo um sistema de composição química definida.

Substâncias simples: formadas por um único tipo de átomo:

Exemplo: O2, N2, S8.

Substâncias compostas: formadas por mais de um tipo de átomo:

Exemplo: H2O, CO2.

SISTEMA

Um sistema pode ser definido como uma porção do universo que está sendo analisado. Os sistemas podem ser classificados quanto ao número de:

FASES

Porção distinguida a olha nu ou em um microscópio simples. Um sistema que apresenta uma fase é chamado de monofásico; já um sistema que apresenta duas fases, bifásico, e assim por diante.

COMPONENTES

Cada componente representa uma substância presente num sistema. Em um sistema contendo apenas água pura, há um único componente. Em um sistema contendo água, areia, sal e gelo, há três componentes.

TIPOS DE SISTEMAS

Sistema homogênea: todo sistema que apresenta uma única fase.

Exemplo: água + álcool

Sistema heterogêneo: todo sistema que apresenta duas ou mais fases.

Exemplo: água + óleo

MISTURAS

É formada pela união de mais de um tipo de substância em um único sistema.

Homogênea: apresenta uma única fase.

Heterogênea: apresenta mais de uma fase.

Ao contrário das substâncias puras, as misturas não têm propriedades bem definidas. A água pura solidifica a 0ºC, mas uma mistura de água e sal se solidifica a uma temperatura abaixo de zero.

OBSERVAÇÃO 

Nem todo sistema heterogêneo pode ser classificado como uma mistura. Um sistema composto de água e gelo, é classificado como heterogêneo. Porém, não se classifica como mistura, uma vez que gelo é água no estado sólido.

GRÁFICOS DE MUDANÇA DE FASE

Substância pura: as mudanças de fase ocorrem a uma temperatura constante. Nos gráficos, as mudanças são representadas por patamares paralelos ao eixo x:

Mistura comum: as mudanças de fase ocorrem com variação de temperatura.

Mistura eutética: a fusão ocorre a temperatura constante, enquanto a ebulição ocorre com variação de temperatura.

Mistura azeotrópica: a ebulição ocorre a temperatura constante, enquanto a fusão ocorre com variação de temperatura.

OBSERVAÇÃO

Existem diversos tipos misturas, dentre elas, as misturas formadas por sólidos. Essas misturas sólidas formam as chamadas ligas metálicas. As ligas metálicas mais comuns no dia-a-dia são:

Aço: constituí de ferro (Fe) e carbono (C). Quando inoxidável, tem-se o acréscimo de cromo e níquel. O aço inoxidável é muito utilizado em talheres, utensílios de cozinha e decorações.

Ouro: o ouro 18K, por exemplo, é constituído de uma mistura de 75% de ouro, sendo os outros 25% de prata (Ag) e/ou cobre (Cu).

Amálgama dental: utilizada em restaurações, é composta de mercúrio (Hg), por prata (Ag) e estanho (Sn).

Latão: constituído de cobre (Cu) e zinco (Zn).