A matéria e suas transformações prof. laércio cavalcante

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QUÍMICAQUÍMICA
A Matéria e suas TransformaçõesA Matéria e suas Transformações
Prof. LAÉRCIO CAVALCANTEProf. LAÉRCIO CAVALCANTE

MATÉRIMATÉRI
AA
Matéria, Corpo, ObjetoMatéria, Corpo, Objeto

CORPOCORPO

OBJETOOBJETO

Os Estados Físicos da MatériaOs Estados Físicos da Matéria
e as suas característicase as suas características
O estado físico ou estado de agregação
da matéria pode ser alterado por
variações de temperatura e de pressão,
sem que seja alterada a composição da
matéria.
MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO

Os Estados Físicos da MatériaOs Estados Físicos da Matéria
e as suas característicase as suas características
Cada mudança recebe um nome particular:
fusãofusão vaporizaçãovaporização
solidificaçãosolidificação liquefaçãoliquefação
(condensação)(condensação)
sublimaçãosublimação

Diagramas de MudançaDiagramas de Mudança
de Estado Físicode Estado Físico
SUBSTÂNCIA PURA
SS
S e LS e L
LL
L e VL e V
VV
Temperatura(Temperatura(oo
C)C)
TempoTempo
100100
00
tt11 tt22 tt33 tt44

MISTURA
SS
S e LS e L
LL
L e VL e V
VV
C)C)
TempoTempo
∆∆ttEE
∆∆ttFF
tt11 tt22 tt33 tt44

MISTURA EUTÉTICA
Alguns exemplos de mistura eutéticas são:
 gelo + sal de cozinha;
 estanho + chumbo (solda).

MISTURA EUTÉTICA
SS
S e LS e L
LL
L e VL e V
VV
C)C)
TempoTempo
PFPF
tt11 tt22 tt33 tt44
∆∆ttEE

MISTURA AZEOTRÓPICA
Um exemplo desse tipo de mistura é a
formada por 96% de álcool comum e 4%
de água.

MISTURA AZEOTRÓPICA
SS
S e LS e L
LL
L e VL e V
VV
C)C)
TempoTempo
∆∆ttEE
tt11 tt22 tt33 tt44
PEPE

EXERCÍCIOSEXERCÍCIOS
01. O naftaleno, comercialmente
conhecido como naftalina, empregado
para evitar baratas em roupas, funde em
temperaturas superiores a 80º C. Sabe-se
que bolinhas de naftalina, à temperatura
ambiente, têm suas massas
constantemente diminuídas, terminando
por desaparecer sem deixar resíduo.

Esta observação pode ser explicada pelo
fenômeno da:
a) fusão;
b) condensação;
c) sublimação;
d) liquefação;
e) vaporização.

02. Aquecendo-se continuamente uma
substância pura, à pressão constante,
quando se observa a passagem do estado
sólido para o líquido, a temperatura do
sistema:
a) é constante e igual ao ponto de
ebulição.

b) é constante, mesmo depois que todo o
sólido tenha desaparecido.
c) constante, enquanto há sólido.
d) aumenta gradativamente.
e) aumenta até acabar todo sólido.

03. Dada a tabela:
Substância Ponto de fusão (o
C) Ponto de ebulição (o
C)
Oxigênio -218,4 -183
Fenol 43 182
Pentano -130 36,1
- Qual o estado físico dessas substâncias à
temperatura ambiente?

04. Seja dada a seguinte tabela:
- De cima para baixo, a 25 o
C e 1 atm, os
estados físicos dos compostos são
respectivamente?
Substância PF (1 atm, o
C) PE (1 atm, o
C)
pentano -130 36,1
fenol 43 182
clorofórmio -63 61
cloro -101 -34,5

a) líquido, sólido, líquido, gás.
b) sólido, sólido, gás, gás.
c) líquido, líquido, sólido, gás.
d) sólido, sólido, gás, líquido.
e) líquido, líquido, líquido, gás.

05. Qual o estado físico (sólido, líquido ou
gasoso) das substâncias da tabela a seguir,
quando as mesmas se encontram no
deserto da Arábia, à temperatura de 50 o
C
(pressão ambiente= 1 atm)?
Substância TF (o
C) TE (o
C)
I- Clorofórmio -63 61
II- Éter etílico -116 34
III- Etanol -117 78
IV- Fenol 41 182
V- Pentano -130 36

06. Uma amostra de água a -20 o
C é tirada
de um congelador e colocada num forno a
150 o
C. Considere que a temperatura da
amostra varie lentamente com o tempo e
que seja idêntica em todos os seus pontos.
A pressão ambiente é 1 atm. Esquematize
um gráfico mostrando como a temperatura
da amostra varia com o tempo. Indique o
que ocorre em cada região do gráfico.

07. Uma determinada substância apresenta
a seguinte curva de aquecimento:
Temperatura(K)Temperatura(K)
T(min)T(min)
279279
55 1010 1515 2020
483483

Considerando que a substância no estado sólido
existe em apenas uma forma, assinale a
alternativa correta.
a) A substância é um sólido a 200 K.
b) A substância é um gás a 300 K.
c) Entre 5 e 10 minutos de aquecimento, a
substância existe somente na forma líquida.
d) Entre 10 e 15 minutos de aquecimento, a
substância existe como uma mistura em
equilíbrio das fases líquida e gasosa.
e) A substância é um gás a 450 K.

08. Uma substância sólida é aquecida
continuamente. O gráfico a seguir mostra
a variação da temperatura (ordenada) com
o tempo (abscissa):

08. ...
C)C)
T(min)T(min)
150150
5050
1010 2020 3030

O ponto de fusão, o ponto de ebulição e o
tempo durante o qual a substância
permanece no estado líquido são,
respectivamente:
a) 150, 50 e 5.
b) 50, 150 e 25.
c) 150, 50 e 25.
d) 50, 150 e 5.
e) 50, 150 e 10.

09. Alcanos são compostos com a fórmula
geral CnH2n+2. Os nomes dos alcanos com
1 a 12 átomos de carbono são:
CH4 metano
C9H10 nonano
C6H14 hexano
C3H8 propano
C11H24 undecano
C8H18 octano
C5H12 pentano
C2H6 etano
C10H22 decano
C7H16 heptano
C4H10 butano
C12H26 dodecano

O gráfico a seguir representa a variação dos
PFs e PEs (1 atm) dos alcanos normais citados
anteriormente.

... Temperatura(Temperatura(oo
C)C)
Número de átomos de CarbonoNúmero de átomos de Carbono
-200-200
11
200200
00
100100
-100-100
22 33 44 55 66 77 88 99 1010
Pontos de Ebulição
Pontos de Ebulição
Pontos de Fusão
Pontos de Fusão

Com base no gráfico, podemos afirmar:
I- Dentre os alcanos citados não há nenhum
sólido nas condições ambientes (25 °C, 1
atm).
II- Num dia frio, onde a temperatura ambiente
é -5 °C, o butano é líquido (1 atm).
III- O pentano é líquido a -100 °C (1 atm) e
gasoso a 100 o
C (1 atm).
IV- O decano é sólido a -50 °C (1 atm) e
líquido a 50 °C (1 atm).

Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):
a) I, II, III e IV
b) II, III e IV, somente
c) II e IV, somente
d) I e III, somente
e) I, somente

QUÍMICAQUÍMICA
A Composição da MatériaA Composição da Matéria

Substâncias e MisturasSubstâncias e Misturas
SUBSTÂNCIA PURASUBSTÂNCIA PURA
Qualquer material que apresenta PF e PE
constantes a uma dada pressão, e
densidade característica em determinada
temperatura e pressão.

MISTURAMISTURA
Materiais em que a fusão e a ebulição
ocorrem em determinada faixa de
temperatura e apresentam densidades
diferentes em função de sua composição,
pois são constituídos por mais de uma
substância.

A maioria dos materiais que nos cercam
e que utilizamos são misturas. Vejamos
alguns exemplos:

Tipos de MisturasTipos de Misturas
MISTURA HOMOGÊNEAMISTURA HOMOGÊNEA
Toda mistura que apresenta uma única
fase.
 As misturas homogêneas são chamadas
soluções.

 Alguns exemplos:
água de torneira, vinagre, ar, álcool
hidratado, pinga, gasolina, soro caseira,
soro fisiológico e algumas ligas metálicas.
Além dessas, todas as misturas de
quaisquer gases são sempre misturas
homogêneas.
MISTURA HOMOGÊNEAMISTURA HOMOGÊNEA

Toda mistura que apresenta pelo menos
duas fases.
 Alguns exemplos:
água e óleo, areia, granito, madeira,
sangue, leite, água com gás. As misturas
formadas por n sólidos apresentam n
fases, desde que estes sólidos não formem
uma liga ou um cristal misto.
MISTURA HETEROGÊNEAMISTURA HETEROGÊNEA

MISTURA HETEROGÊNEAMISTURA HETEROGÊNEA
O granito
apresenta três
fases: o quartzo,
feldspato e
mica.

SistemasSistemas
SISTEMA HOMOGÊNEOSISTEMA HOMOGÊNEO
Apresenta aspecto contínuo, ou seja, é
constituído por uma única fase.
Substância Pura Mistura

SistemasSistemas
SISTEMA HETEROGÊNEOSISTEMA HETEROGÊNEO
Apresenta aspecto descontínuo, ou seja, é
constituído por mais de uma fase.
No sistema água e gelo há duas fases.
Cada uma delas, porém, apresenta na
sua constituição somente água; logo,
este sistema é heterogêneo, constituído
por uma substância pura em diferentes
estados físicos.

SistemasSistemas
Apresenta aspecto descontínuo, ou seja, é
constituído por mais de uma fase.
No sistema água e óleo também
apresenta duas fases. Cada uma
delas, é constituída por uma
substância diferente; logo, este
sistema é heterogêneo, formado por
uma mistura de substâncias.
SISTEMA HETEROGÊNEOSISTEMA HETEROGÊNEO

SistemasSistemas
 Substância pura: um componente
 Mistura homogênea: mais de um componente.
SISTEMAS HOMOGÊNEO
(uma fase)
 Substância pura: um componente em
diferentes estados físicos.
 Mistura heterogênea: mais de um
componente.
SISTEMAS HETEROGÊNEO
(+de uma fase)

SistemasSistemas
EXEMPLOSEXEMPLOS
ar atmosférico seco
gás nitrogênio: 78%
gás argônio: 1%
gás oxigênio: 21%
gás carbônico: 0,03%
• Sistema homogêneo
monofásico
• Mistura homogênea
• 4 componentes

SistemasSistemas
EXEMPLOSEXEMPLOS
água sal açucar • Sistema homogêneo
monofásico
• Mistura homogênea
• 3 componentes

SistemasSistemas
EXEMPLOSEXEMPLOS
água sal gelo • Sistema heterogêneo
trífásico
• Mistura heterogênea
• 2 componentes

QUÍMICAQUÍMICA
Processo de Separação de MisturasProcesso de Separação de Misturas

Análise ImediataAnálise Imediata
Para a separação dos componentes de uma
mistura, ou seja, para a obtenção em
separado de cada uma das substâncias puras
que deram origem à mistura, utilizamos um
conjunto de processos físicos denominados
análise imediata. Esses processos de
separação são possíveis devido ao fato de
não ocorrer, numa mistura, alterações das
propriedades físicas de seus componentes
(PF, PE, densidade etc.)

1. LEVIGAÇÃO1. LEVIGAÇÃO
Processo utilizado para separar sólidos de
diferentes densidades, geralmente por meio
de corrente de água.
Nos garimpos de aluvião, a
levigação é aplicada para separar
areia de ouro: a areia é menos
densa e, por isso, é arrastada pela
água corrente; o ouro, por ser mais
denso, permanece no fundo da
bateia.

2. SEPARAÇÃO MAGNÉTICA2. SEPARAÇÃO MAGNÉTICA
Método usado para separar sólidos quando
um deles é atraído por ímã.
Esse método é aplicado em
larga escala para separar alguns
minérios de ferro de suas
impurezas. O ferro pode ser
separado da areia com o auxílio
de um ímã.

3. EVAPORAÇÃO3. EVAPORAÇÃO
Por esse processo separam-se misturas
homogêneas sólido-líquido (soluções). A
mistura é deixada em repouso ou é aquecida
até que o líquido (componente mais volátil)
sofra evaporação. Este processo apresenta
um inconveniente: a perda do componente
líquido.

3. EVAPORAÇÃO3. EVAPORAÇÃO
Com a evaporação da água nas salinas,
obtém-se o sal de cozinha.

4. CRISTALIZAÇÃO FRACIONADA4. CRISTALIZAÇÃO FRACIONADA
Recurso usado para separar substâncias sólidas
que se encontram dissolvidas em líquido.
A CF não ocorre somente em misturas de
sólidos dissolvidos em líquidos. Ela pode
ocorrer em misturas líquidas de sólidos
fundidos. À medida que a mistura se
resfria lentamente, os sólidos cristalizam-
se, separando-se um do outro.
Durante o processo de resfriamento da
Terra, as pedras preciosas e os cristais
formaram-se pelo processo de
cristalização fracionada.

5. DISSOLUÇÃO FRACIONADA5. DISSOLUÇÃO FRACIONADA
Método aplicado para separar os componentes
de uma mistura sólida. Um dos componentes
sólidos da mistura é dissolvido em um líquido.
sal +
areia
água +
sal
areia
+ água

6. DECANTAÇÃO6. DECANTAÇÃO
Processo utilizado para separar dois tipos de
misturas heterogêneas.
Esse processo subdivide-se em dois tipos.
Entre Líquido e Sólido e Líquidos Imiscíveis.

6.1 Líquido e sólido6.1 Líquido e sólido

A fase sólida (barro), por ser mais densa,
sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo
do recipiente, e a fase líquida pode ser
transferida para outro frasco.
A decantação é usada, por exemplo, nas
estações de tratamento de água.

Pode-se separar a fase líquida de outra
maneira. Após a sedimentação da fase
sólida, a transferência do líquido é feita por
meio de um sifão, iniciando-se o fluxo por
sucção.

Para acelerar o processo de decantação
utiliza-se um aparelho denominado
centrífuga. Nela, devido ao movimento de
rotação, as partículas de maior densidade,
por inércia, são arremessadas para o fundo
do tubo.

Em laboratórios e indústrias são utilizados
aparelhos de centrifugação mais
sofisticados. Observe o aspecto do sangue
após a centrifugação.

6.2 Líquidos imiscíveis6.2 Líquidos imiscíveis
O líquido mais
denso permanece na
parte inferior do
funil e é escoado
controlando-se a
abertura da torneira.

7. FILTRAÇÃO7. FILTRAÇÃO
Por esse processo
separam-se substâncias
presente em misturas
heterogêneas
envolvendo sólidos e
líquidos.

Ao prepararmos café, adicionamos água
quente para fazermos a extração de
substâncias solúveis presentes no pó do
café. Ao efetuarmos a filtração, a borra fica
retida no filtro, passando apenas a água com
a substância nela dissolvidas. O filtro de
água é um outro exemplo de processo de
filtração.

Podemos aumentar a velocidade desse
processo através da filtração a vácuo.

8. DESTILAÇÃO8. DESTILAÇÃO
Recurso utilizado para separar cada uma das
substâncias presentes em misturas
homogêneas envolvendo sólidos dissolvidos
em líquidos e líquidos misturados miscíveis
entre si .

Na destilação simples de sólidos dissolvidos
em líquidos, a mistura é aquecida, e os vapores
produzidos no balão de destilação passam pelo
condensador, onde são resfriados pela
passagem de água corrente no tubo externo, se
condensam e são recolhidos no erlenmeyer. A
parte sólida da mistura, por não ser volátil, não
evapora e permanece no balão de destilação.

8.1 Destilação fracionada8.1 Destilação fracionada
Na destilação fracionada são separados
líquidos miscíveis cujos pontos de ebulição
(PE) não sejam muito próximos. Durante o
aquecimento da mistura, é separado,
inicialmente, o líquido de menor PE; depois, o
líquido com PE intermediário, e assim
sucessivamente, até o líquido de maior PE.

À aparelhagem da destilação simples é
acoplada uma coluna de fracionamento.
Conhecendo-se o PE de cada líquido, pode-se
saber, pela temperatura indicada no
termômetro, qual deles está sendo destilado.

8.2 Coluna de fracionamento8.2 Coluna de fracionamento
O tipo mais comum apresenta grande número
de bolinhas de vidro, em cuja superfície ocorre
a condensação dos vapores do líquido de maior
PE, que voltam para o balão. Os vapores do
líquido de menor PE atravessam a coluna e
passam para o condensador.

Esse processo é muito utilizado,
principalmente em indústrias petroquímicas, na
separação dos diferentes derivados do petróleo.
Nesse caso, as colunas de fracionamento são
divididas em bandejas ou pratos.(1)

A destilação fracionada também é utilizada no
processo de obtenção de bebidas alcoólicas. A
maioria dos pequenos produtores de
aguardente de cana, no Brasil, utilizam ainda
um equipamento rudimentar: o alambique.(2)

8.2 Coluna de8.2 Coluna de
fracionamentofracionamento
(2)(1)

8.2 Coluna de8.2 Coluna de
fracionamentofracionamento

9. LIQUEFAÇÃO FRACIONADA9. LIQUEFAÇÃO FRACIONADA
Processo pelo qual se separam os componentes
se uma mistura gasosa (solução gasosa) através
de liquefação e posterior destilação fracionada.
Uma aplicação desse processo consiste na
separação dos componentes do ar atmosférico:

9. LIQUEFAÇÃO FRACIONADA9. LIQUEFAÇÃO FRACIONADA

10. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA10. ANÁLISE CROMATOGRÁFICA
Nesse processo, os componentes de uma
mistura de sólidos em solução são separados e
identificados pela cor. Um dos primeiro
processos usados foi a cromatografia em papel.

Pinga-se uma gota da mistura a ser analisada
numa extremidade de uma tira de papel de
filtro. Depois de seca, essa extremidade do
papel é colocada em contato com um solvente
apropriado. À medida que o solvente é
absorvido pela tira, os diferentes componentes
da mistura “sobem” por ela com velocidades
variadas.

Assim, separados em diferentes regiões da tira
de papel, os componentes da mistura podem
ser devidamente identificados.

Balão de Fundo Chato
É utilizado para dissolução
de substâncias mediante
agitação. Pode ser usado
para aquecimento de
líquidos.

Balão Volumétrico
São usados para medir
com precisão determinado
volume de líquido. Cada
um desses balões
apresenta uma única
graduação.

Proveta
É utilizado para medir, com
pequena precisão, volumes
de líquidos.

Pipetas
São utilizadas para medir,
com precisão, pequenos
volumes de líquidos.

Bureta
É usada para escoar
líquidos e medir volumes
com precisão.

Pinça
É usada para segurar
o tubo de ensaio
durante seu
aquecimento.

Pisseta
É utilizada para lavagem de
recipientes mediante jato de
água.

Estante
É usada para acondicionar
tubos de ensaio antes e
após a sua utilização.

Cadinho
É utilizado para aquecer
sólidos a altas
temperaturas.

Almofariz e Pistilo
São usados na
trituração de sólidos.

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