INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA QUÍMICA
Química é a ciência que estuda a composição e a estrutura das substâncias, bem como, as transformações que elas experimentam.
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.
Toda matéria é constituída por partículas minúsculas chamadas átomos (todas as substâncias são feitas de matéria e a unidade fundamental da matéria é o átomo).
Átomo é a menor partícula de um elemento que exibe todas as características típicas do comportamento químico desse elemento (o átomo constitui a menor partícula de um elemento).
Os átomos associam-se normalmente em moléculas ou em cristais.
Molécula é a menor partícula de uma substância que conserva as propriedades químicas características dessa mesma substância (a molécula é a menor partícula de uma substância que pode normalmente existir de maneira independente).
Elemento químico é um conjunto de átomos iguais (denomina-se elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico).
Símbolo - Cada elemento químico, natural ou sintetizado, é representado por um símbolo que o identifica graficamente.
ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA
A matéria pode ser encontrada em três estados: sólido, líquido e gasoso. O que determina o estado em que a matéria se encontra é a proximidade das partículas que a constitui. Essa característica obedece a fatores como:
Força de Coesão: faz com que as moléculas se aproximem umas das outras.
Força de Repulsão: faz com que as moléculas se afastem umas das outras.
Na evaporação, o líquido passa para o estado gasoso a qualquer temperatura. É um processo lento e superficial, ou seja, as moléculas da superfície do líquido conseguem adquirir energia suficiente para passar para o estado gasoso. A evaporação é a vaporização que ocorre espontaneamente, ou seja, sem ser provocada.
Na ebulição, o líquido está passando para o estado gasoso na sua temperatura de ebulição, que é a temperatura máxima que o líquido pode resistir a uma determinada pressão. Todas as moléculas do líquido estão recebendo calor. É caracterizada pela formação de bolhas no líquido.
Na calefação, o líquido passa instantaneamente para o estado gasoso. Quando uma pequena quantidade de líquido recebe uma grande quantidade de calor se torna vapor rapidamente produz um som característico (tsss).
SUBSTÂNCIA PURA X MISTURA
Substância pura: é um conjunto de moléculas quimicamente iguais. Pode ser de dois tipos:
- Substância pura simples: é aquela que apresenta um só elemento químico. Ex.: O2, S8, Cl2, O3, N2, P4.- Substância pura composta: é aquela formada por mais de um elemento. Ex.: H2O, CO2, H2SO4,C12H22O11 .
Misturas
É a associação de duas ou mais substâncias cujas propriedades permanecem inalteradas, ou seja, é possível separar seus componentes por um método adequado de fracionamento de misturas.
As misturas classificam-se em homogêneas e heterogêneas, sendo utilizado como critério o visual ao microscópio.
Mistura homogênea: é aquela mistura que apresenta uma única fase (único aspecto). Ex.: água + álcool, água + açúcar.
Mistura heterogênea: é aquela mistura que apresenta mais do que uma fase (mais do que um aspecto). Ex.: água + éter, água + azeite.
Fase: é cada aspecto distinto de uma mistura.
Alotropia: fenômeno através do qual um mesmo elemento pode formar mais de uma substância pura simples diferente.
O2 oxigênio e O3 ozônio
P4 fósforo branco e (P4)n fósforo vermelho
C(graf) grafite, C(d) carbono diamante e C(f) carbono fulereno
S(r) enxofre rômbico e S(m) enxofre monoclínico.
SEPARAÇÃO DE MISTURAS
ANÁLISE IMEDIATA
Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. Em função disso, é necessário utilizarmos métodos de separação se quisermos obter uma determinada substância.
Para a separação de cada uma das suas substâncias puras que deram origem a uma mistura, utilizamos um conjunto de processos físicos denominados análise imediata. Esses processos não alteram a composição das substâncias que formam uma dada mistura.
A escolha dos métodos para a separação de misturas exige um conhecimento anterior de algumas das propriedades das substâncias presentes.
A - SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURAS HETEROGÊNEAS
1 - SÓLIDO - SÓLIDO
1.1 - Catação: usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos.
1.2 - Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar.
1.3 - Levigação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de água.
1.4 - Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã.
1.5 - Cristalização fracionada: todos os componentes da mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação provocando a cristalização separada de cada componente.
1.6 - Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos da mistura é dissolvido em um líquido.
1.7 - Peneiração: usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes.
1.8 - Fusão fracionada: Serve para separar sólidos, tomando por base seus diferentes pontos de fusão. Baseia-se, portanto, num aquecimento da mistura com controle da temperatura.
1.9 - Sublimação: é usada quando um dos sólidos, por aquecimento, se sublima (passa para vapor), e o outro permanece sólido.
Nota.: As principais substâncias que podem ser separadas por sublimação são: o iodo, o enxofre e a naftalina (naftaleno).
2- SÓLIDO - LÍQUIDO
2.1.1 - Decantação: a fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente
2.1.2 - Centrifugação: é uma maneira de acelerar o processo de decantação, utilizando um aparelho denominado centrifuga.
2.2.1 - Filtração simples: a fase sólida é separada com o auxílio de papéis de filtro.
2.2.2 - Filtração à vácuo: O processo de filtração pode ser acelerado pela filtração à vácuo, onde uma trompa de vácuo "suga" o ar existente na parte interior do kitassato, o que permite um mais rápido escoamento do líquido.
3- LÍQUIDO - LÍQUIDO
3.1 - Decantação: separam-se líquidos imiscíveis com densidades diferentes; o líquido mais denso acumula-se na parte inferior do sistema.
4- GÁS - SÓLIDO
4.1 - Decantação: a mistura passa através de obstáculos, em forma de zigue-zague, onde as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam.
4.2 - Filtração: A mistura passa através de um filtro, onde o sólido fica retido.
B - SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURA HOMOGÊNEA
1- SÓLIDO - LÍQUIDO
1.1 - Evaporação: a mistura é deixada em repouso ou é aquecida até o líquido(componente mais volátil) sofra evaporação. Esse processo apresenta um inconveniente: a perda do componente líquido.
1.2 - Destilação simples: a mistura é aquecida em uma aparelhagem apropriada, de tal maneira que o componente líquido inicialmente evapora e, a seguir, sofre condensação, sendo recolhido em outro frasco.
2 - LIQUIDO - LÍQUIDO
2.1 - Destilação fracionada: consiste no aquecimento da mistura de líquidos miscíveis (solução), cujos pontos de ebulição (PE) não sejam muito próximos. Os, líquidos são separados na medida em que cada um dos seus pontos de ebulição é atingido.
NOTA: Existem casos de misturas homogêneas de líquidos que não podem ser separadas por processos físicos como, por exemplo a destilação. Isso porque tais misturas destilam em proporções fixas e constantes, como se fossem uma substância pura. Essas misturas são denominadas misturas azeotrópicas.
3 - GÁS - GÁS
3.1 - Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação e, posteriormente, pela destilação fracionada.
3.2 - Adsorção: Consiste na retenção superficial de gases.
Alguma substâncias, tais como o carvão ativo, têm a propriedade de reter, na sua superfície, substâncias no estado gasoso. Uma das principais aplicações da adsorção são as máscaras contra gases venenosos.
