Estudo da MatĂŠria e Energia
CONCEITOS BÁSICOS
MATÉRIA
CORPO
OBJETO
É tudo que tem massa e ocupa um lugar no
espaço
É uma porção
É um corpo que tem
limitada da matéria
finalidade específica
SISTEMA
álcool
É uma porção de matéria que foi tomada para ser analisada. Aberto.
Troca energia e troca matéria
Fechado.
Troca apenas energia
Isolado.
Não Troca energia e nem troca matéria
• Pressão: È toda força aplicada em um ponto no espaço. Os aparelhos destinados a medir a pressão relativa são o manômetro e também o piezômetro.
• Temperatura É uma medida da agitação térmica das partículas
• Entalpia (H) : é a quantidade de energia de uma substância armazenada a pressão constante. • Entropia ( S) : é termodinâmica que me desordem de um sistema.
uma de o
grandeza grau de
• Energia : é toda força capaz de realizar trabalho. – Em Física,temos: Em = Ec + Epg + Epel
Em Química ,não usamos Epel(para molas e elásticos) Então ficamos com: • Ec que é a energia do movimento • Epg que é a energia predominante no estado de repouso • Dica!!! ↑ Ec ↓ Epg ↓ Ec ↑ Epg
É tudo aquilo que ocorre na natureza
CLASSIFICAÇÃO DOS FENÔMENOS
QUÍMICOS
FÍSICOS
Alteram a natureza
Não alteram a natureza
da matéria, isto é, produzem
da matéria, isto é, não produzem
nova(s) substância(s)
nova(s) substância(s)
• Fenômenos Nucleares São os que promovem a modificação dos núcleos atômicos. Caracterizam – se por envolverem,em geral, grandes quantidades de energia.
Vale a pena lembrar, que TODOS os Fenômenos Físicos,Químicos e Nucleares,ocorrem absorvendo e liberando energia,ou seja, todos possuem o lado ENDOTÉRMICO e o lado EXOTÉRMICO.
• Fosforescência é a capacidade que uma espécie química tem de emitir luz, mesmo no escuro. É um fenômeno particular de um fenômeno geral denominado luminescência.
• Vagalume: Seus órgãos bioluminescentes localizam-se na parte inferior dos segmentos abdominais e, em alguns casos, na cabeça. A luciferina é oxidada pelo oxigênio nuclear, com mediação da enzima luciferase, resultando em oxiluciferina que perde energia, fazendo assim o inseto emitir luz.
• Fluorescência • é a capacidade de uma substância de emitir luz quando exposta a radiações do tipo ultravioleta (UV), raios catódicos ou raios X. As radiações absorvidas (invisíveis ao olho humano) transformam-se em luz visivel, ou seja, com um comprimento de onda maior que o da radiação incidente. • Um exemplo, é o fenômeno que faz com que certos materiais brilhem à exposição de UV emitida por uma lâmpada "luz negra".
• A fermentação é um processo de transformação de uma substância em outra, produzida a partir de microorganismos, tais como fungos, bactérias, ou até o próprio corpo, chamados nestes casos de fermentos. Um exemplo de fermentação é o processo de transformação dos açúcares das plantas em álcool, tal como ocorre no processo de fabricação da cerveja, cujos etanol e CO2 (gás carbônico) são produzidos a partir do consumo de açúcares presentes no malte, obtido através da cevada germinada.
ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA A matéria pode ser encontrada em três estados físicos SÓLIDO
LÍQUIDO
GASOSO
Possui forma e volume
Possui forma variável e
Possui forma e
fixos
volume fixo
volume variáveis
Ec =mínima Epg=máxima
Ec ~ Epg
Ec=máxima Epg=mínima
Podemos alterar o estado físico de uma matéria modificando a
TEMPERATURA e a PRESSÃO SUBLIMAÇÃO FUSÃO
VAPORIZAÇÃO
GASOSO
LÍQUIDO
SÓLIDO SOLIDIFICAÇÃO
CONDENSAÇÃO
RESSUBLIMAÇÃO
A vaporização pode ocorrer de três maneiras diferentes: EVAPORAÇÃO
EBULIÇÃO
CALEFAÇÃO
Observações Importantes • I) Condições ambientais: • P=1atm=760 mmHg=105 Pa • T= 25º C
• II) CNTP • P=1atm=760 mmHg=105 (101325)Pa Vm= 22,4l • T= 0º C= 273K • Psiu!!! CPTP • P=1atm=760 mmHg=105 (100000)Pa Vm= 22,71l • T= 0º C= 273K
• III) H(g) > H (v) > H(l) > H(s) •
S (g) > S
(v)
> S (l) > S (s)
• IV) Para ENEM/UNEB/UPE/UFPE/etc: • São Endotérmicos: Fusão,Vaporização e Sublimação • São Exotérmicos: Solidificação,Condensação,Sublimação inversa
• São sublimantes: • Gelo seco – CO2 (s)
• Naftalina
• Iodo Sólido
A ebulição de um líquido depende da pressão externa, isto é, quanto menor for a pressão externa menor será a sua temperatura de ebulição
A EBULIÇÃO DE UM LÍQUIDO um líquido estáda sendo aquecido, A ebulição Quando de um líquido depende pressão externa, isto é, algumas moléculas violentamente quanto menorcolidem for a pressão externa entre si menor será aesua temperatura tornam-se livres de ebulição Estas bolhas não sobem à superfície Com isso, forma-se porções de imediatamente, isto só ocorre quando vapores no interior da massa líquida, a pressão dentro da bolha iguala-se à constituindo desta forma as bolhas pressão externa A esse fenômeno damos o nome de
EBULIÇÃO
Ponto de fusão (PF) É a temperatura em que uma substância sofre FUSÃO ou SOLIDIFICAÇÃO. Ao nível do mar ...
PF = 0ºC
álcool PF = – 114ºC
Ponto de ebulição (PE) É a temperatura em que uma substância sofre EBULIÇÃO ou CONDENSAÇÃO.
PE = 100ºC
álcool
Estas temperaturas dependem da ...
Pressão. Substância.
PE = 78ºC
Press達o x Altitude
01) Devido à sua altitude, a pressão atmosférica no topo do Pico da Bandeira é menor do que 1 atm. Entretanto, ao nível do mar pode ser considerada igual a 1 atm. Em um recipiente aberto: a) A água entra em ebulição a 100ºC, tanto no topo do Pico da Bandeira como ao nível do mar. b) A temperatura de ebulição da água é maior do que 100ºC no Pico da Bandeira. c) A temperatura de ebulição da água é menor do que 100ºC no Pico da Bandeira. d) A temperatura de ebulição da água é maior do que 100ºC ao nível do mar. e) A temperatura de ebulição da água é menor do que 100ºC ao nível do mar.
02) (Q.I./2014) Podemos classificar, como processo endotérmico e exotérmico, respectivamente, as mudanças de estado:
a) liquefação e solidificação. b) condensação e sublimação. c) solidificação e evaporação. d) fusão e liquefação. e) evaporação e fusão.
VÁCUO ÁGUA
0 mmHg a 20°C
TEMPO
ÁGUA
17,5 mmHg a 20°C
Temos um líquido que se encontra em um recipiente fechado e que o líquido a tampa do A pressão que entre o vapor exerceeno tem denomina-se vácuo equilíbriorecipiente líquido-vapor de
PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR e, Inicialmente o líquido evapora rapidamente depois esta evaporação vai diminuindo, até ficar constante
FATORES QUE INFLUEM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
ÁGUA
17,5 mmHg a 20°C
ÉTER
442 mmHg a 20°C
NATUREZA DO LÍQUIDO Líquidos MAIS VOLÁTEIS possuem MAIOR PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
FATORES QUE INFLUEM NA PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR
ÁGUA
26 mmHg a 27°C
ÁGUA
79 mmHg a 47°C
TEMPERATURA EM SE ENCONTRA O LÍQUIDO Como a formação dos vapores é um fenômeno endotérmico,
um aumento de temperatura favorece a sua formação, aumentando, assim, a pressão máxima dos vapores.
01) Tendo em vista o momento em que um líquido se encontra em equilíbrio com seu vapor, leia as afirmações a seguir: V
I. A evaporação e a condensação ocorrem com a mesma velocidade
F
II. Não há transferência de moléculas entre o líquido e o vapor
V III. A pressão de vapor do sistema se mantém constante F
IV. A concentração do vapor depende do tempo Das afirmações citadas, são FALSAS a) b) c) d) e)
I e III. II e IV. II e III. I e II. III e IV.
02) Temos uma solução de partes iguais de água, éter etílico e etanol (álcool comum) em um recipiente fechado. As pressões parciais dos vapores dos líquidos estão na seguinte ordem crescente: a) b) c) d) e)
etanol, água, éter. água, etanol, éter. éter, álcool, água. éter, água, álcool. água, éter, álcool.
ÁGUA < ETANOL
< ÉTER
Panela de Press達o
Pt = Par + Pv
Propriedades da Matéria • Gerais:
Impenetrabilidade Divisibilidade Compressibilidade Elasticidade Inércia Extensão Maleabilidade Ductibilidade Indestrutibilidade Magnetismo
•Específicas Organolépticas Químicas Funcionais Físicas
PROPRIEDADES GERAIS EXTENSÃO É a propriedade que a matéria tem de ocupar um lugar no espaço
MASSA É a quantidade de matéria que forma um corpo.
INÉRCIA
É a tendência natural que os corpos têm de manter seu estado de repouso ou de movimento numa trajetória reta.
IMPENETRABILIDADE É a propriedade que os corpos têm de não poder ocupar um mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo.
COMPRESSIBILIDADE É a propriedade que os corpos possuem de terem seu volume
reduzido quando submetido a determinada pressão.
ELASTICIDADE É a propriedade que um corpo tem de voltar a sua forma inicial, cessada a força a que estava submetido.
• Divisibilidade • Maleabilidade • Ductibilidade • Indestrutibilidade
• Magnetismo • Tenacidade –
é a resistência que a matéria apresenta ao choque,ou seja ao impacto.
PROPRIEDADES ESPECÍFICAS
ORGANOLÉPTICAS São as propriedades pelas quais certas substâncias
impressionam nossos sentidos
QUÍMICAS As propriedades químicas são aquelas que
caracterizam quimicamente as substâncias
combustão
ferrugem
FÍSICAS São as propriedades que caracterizam as substâncias fisicamente, diferenciando-as entre si
temperatura de fusão
densidade
• • • • • •
Ponto de fusão Ponto de ebulição Densidade Calor específico Solubilidade dureza
• Observação: Dureza:
FUNCIONAIS S찾o as propriedades apresentadas por determinados grupos de subst창ncias
ESTUDO DAS SUBSTÂNCIAS E MISTURAS • SUBSTÂNCIA: forma particular de matéria, apresentando composição fixa, definida .
Substância simples: é constituída de uma molécula formada por átomos do mesmo elemento químico (mesmo tipo de átomo). Substância
Fórmula
Gás hidrogênio
H2
Gás oxigênio
O2
Gás ozônio
O3
Representação
Alotropia • Designa o fenômeno em que um mesmo elemento químico pode originar substâncias simples diferentes. As substâncias simples distintas são conhecidas como alótropos.
• Alótropos:
são quimicamente semelhantes(mesmo elemento) e são fisicamente diferentes(Propriedades físicas)
Al贸tropos do carbono
Grafeno
Al贸tropos do F贸sforo
Al贸tropos do enxofre
Substância composta: é constituída por uma molécula formada por mais de um elemento químico. Substância
Água
Sal de cozinha
Açúcar
Fórmula
H 2O
NaCl
C12H22O11
Representação
Subst창ncias Puras
SIMPLES
COMPOSTA
Mistura: material formado por duas ou mais substâncias, sendo cada uma destas denominada componente.
• Fase: em uma mistura, é cada uma das porções que apresenta aspecto homogêneo ou uniforme. • CLASSIFICAÇÃO DAS MISTURAS
• Mistura homogênea: toda mistura que apresenta uma única fase
.
• Mistura heterogênea: toda mistura que apresenta pelo menos duas fases.
Classificação das Dispersões
Mistura Homogênea
Mistura Heterogênea
Mistura Heterogênea
Se a matéria for constituída por mais de um tipo de molécula teremos uma MISTURA
Estas misturas podem ser HOMOGÊNEAS ou HETEROGÊNEAS
As misturas que possuem as mesmas
Se a mistura apresentar propriedades
propriedades em toda a sua extensão
distintas em sua extensão, será
são denominadas de
HETEROGÊNEA
HOMOGÊNEA
1 fase
2 fases
Cada porção da mistura que apresenta as mesmas propriedades é chamada de
FASE
Temperatura (°C) a 1 atm líquido e gasoso
100°C sólido e líquido
0°C
– 10°C
gasoso
líquido
sólido
Tempo
Grรกfico de Resfriamento da รกgua
Temperatura (°C) a 1 atm líquido e gasoso
t’°C sólido e líquido
t°C
– 15°C
gasoso
líquido
sólido Tempo
Temperatura (°C) a 1 atm líquido e gasoso
t’°C sólido e líquido
gasoso
líquido
t°C
– 15°C
sólido
Tempo
Temperatura (°C) a 1 atm
líquido e gasoso
t’°C sólido e líquido
gasoso
líquido
t°C
– 15°C
sólido
Tempo
01) (UFPE/2000) Uma panela X, com água, e outra Y, com água salgada, são levadas ao fogo e, após algum tempo, seus conteúdos encontram-se em ebulição. O gráfico que melhor descreve a variação de temperatura (eixo das coordenadas) dos líquidos em relação ao tempo (eixo das abcissas) durante a ebulição é:
a)
b)
c)
Y
X
X
Y
d) X Y
Y X
e) Y X
X Y
02) (Q.I./2014) Misturas azeotrópicas são:
a) misturas heterogêneas com ponto de fusão constante. b) misturas homogêneas ou ligas de ponto de fusão constante. c) líquidos ou ligas de ponto de fusão constante. d) soluções líquidas de ponto de ebulição constante. e) líquidos de ponto de ebulição variável.
ANÁLISE IMEDIATA Definição: processos de separação de uma mistura nos seus constituintes. Classificação dos processos: Mecânicos: separações que não envolvem transformações físicas ou químicas. Físicos: processos que envolvem mudanças de estados físicos das substâncias. Normalmente indicados nas separações de misturas homogêneas.
ANÁLISE IMEDIATA Misturas Heterogêneas: Sólido/sólido Sólido/líquido Sólido/gás Líquido/líquido
Misturas Homogêneas: sólido/sólido sólido/líquido líquido/líquido líquido/gás gás/gás
Separação de Misturas Heterogêneas Sistemas Sólido/sólido: Catação Peneiração ou Tamisação Ventilação
Levigação Separação Magnética Dissolução Fracionada Flotação Fusão Fracionada
Separação de Misturas Heterogêneas Sistemas Sólido/líquido:
Sistemas Líquido/líquido:
Filtração
Decantação
Decantação Centrifugação Cristalização Fracionada Sistemas Sólido/gás: Filtração Decantação Câmara de Poeira
LEVIGAÇÃO
S+S
É usada para componentes de misturas de sólidos, quando um dos componentes é facilmente arrastado pelo líquido
Separação do ouro das areias auríferas
Sublimação Fracionada
Peneiração ou Tamisação
VENTILAÇÃO
S+S
Consiste em separar os componentes da mistura por uma corrente de ar, que arrasta o componente mais leve
Separação dos grãos do café de suas cascas
CATAÇÃO
S+S
É método rudimentar baseado na diferença de tamanho e aspecto das partículas de uma mistura de sólidos granulados. Utilizamos as mãos ou pinças na separação dos componentes Separação das bolas por cores
SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
S+S
Consiste em passar a mistura pela ação de um imã que irá atrair o componente com propriedades magnéticas Separação de limalha de ferro do enxofre
FLOTAÇÃO
S+S
Consiste em colocar a mistura de dois sólidos em um líquido de densidade intermediária entre os mesmos
Separação do pó de serra da areia
DISSOLUÇÃO FRACIONADA Consiste em colocar a mistura em um líquido que dissolva apenas um dos componentes
Separação do sal da areia
S+S
FILTRAÇÃO
S+L
S+G
Consiste em passar a mistura por uma superfície porosa (filtro), que deixa passar o componente líquido ou gasoso, retendo a parte sólida da mistura
FILTRAÇÃO
S+L
S+G
Consiste em passar a mistura por uma superfície porosa (filtro), que deixa passar o componente líquido ou gasoso, retendo a parte sólida da mistura Filtração comum
Filtração a vácuo
DECANTAÇÃO
S+G
Consiste em deixar a mistura em repouso até que o componente mais denso se deposite no fundo do recipiente A água e óleo Quando os componentes da mistura heterogênea são líquidos imiscíveis usamos o funil de
decantação ou funil de bromo para separá-los
S+L
L+L imiscíveis
CENTRIFUGAÇÃO
S+L
L+L imiscíveis
Consiste em colocar a mistura em um aparelho chamado centrífuga, que acelera a decantação, usando a força centrífuga
Separação de Misturas Homogêneas Sistemas Sólido/sólido:
Sistemas gás/gás:
Fusão Fracionada
Liquefação Fracionada
Sistemas Sólido/líquido: Evaporação Destilação Simples
Sistemas Líquido/líquido: Destilação Fracionada Sistemas Líquido/gás: Aquecimento Despressurização
Fusão Fracionada
A fusão fracionada é um processo usado para separar sólidos cujos pontos de fusão são muito diferentes. Para isso é preciso saber a que temperatura cada elemento que compõe o sólido vai se fundir
EVAPORAÇÃO
S+L
Consiste em deixar a mistura em repouso sob a ação do sol e do vento até que o componente líquido passe para o estado de vapor, deixando apenas o componente sólido Obtenção do sal a partir da água do mar
Misturas homogêneas
DESTILAÇÃO
A destilação é um processo que se utiliza para separar os componentes de uma mistura homogênea e pode ser
dividida em S+L
SIMPLES
Obtenção da água pura a partir da água do mar
e
FRACIONADA Purificação do álcool retirando água
L+L miscíveis
Destilação Simples
Destilação Fracionada
Destilação Fracionada do Petróleo
Destilação Azeotrópica • A destilação azeotrópica é um processo de separação realizado quando a mistura contendo os componentes que precisam ser separados forma um azeótropo ou apresentam baixa volatilidade relativa. O novo azeótropo formado é retirado no topo (azeótropo de mínimo) ou no fundo (azeótropo de máximo ponto de ebulição) da coluna de destilação, enquanto que um dos componentes da mistura original é obtido puro na outra extremidade da coluna. Uma segunda coluna deve ser utilizada para realizar a separação do componente de arraste. • Outro método de "quebra" do azeótropo se baseia no fato que a composição deste depende da pressão na qual é feita a destilação, ou seja, deve-se mudar a pressão na qual é feita a destilação da mistura para alterar a sua composição.
Liquefação fracionada • É utilizado para separar gases presentes em uma mistura homogênea
Estação de tratamento da Água
Obtenção de Etanol através da cana de acúcar