1. Fronts Quimica 1 Feltre LA 10/06/2005 16:12 Page 1 Composite C M Y CM MY CY CMY K JOHNWILLIAMBANAGAN/THEIMAGEBANKGETTYIMAGES 6 edio So Paulo, 2004 - Ilustraes: Adilson Secco, Nelson Matsuda Engenheiro Qumico pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Doutor em Engenharia Qumica pela Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Professor de Qumica em cursos pr-vestibulares e em cursos superiores.

2. Ttulo original: QUMICA Ricardo Feltre, 2004 Coordenao editorial: Jos Luiz Carvalho da Cruz Edio de texto: Alexandre da Silva Sanchez, Flvia Schiavo, Mrcio Costa Colaboradora: Soraya Saadeh (Manual do Professor) Reviso tcnica: Francisco Benedito Teixeira Pessini, Soraya Saadeh Reviso editorial: Maria Aiko Nishijima Preparao de texto: Morissawa Casa de Edio ME Assistncia editorial: Joel de Jesus Paulo, Rosane Cristina Thahira, Regiane de Cssia Thahira Coordenao de design e projetos visuais: Sandra Botelho de Carvalho Homma Projeto grfico: Marta Cerqueira Leite, Sandra Botelho de Carvalho Homma Capa: Luiz Fernando Rubio Foto: Mulher trabalhando nas salinas, Vietn John William Banagan/The Image Bank-Getty Images Coordenao de produo grfica: Andr Monteiro, Maria de Lourdes Rodrigues Coordenao de reviso: Estevam Vieira Ldo Jr. Reviso: Daniela Bessa Puccini, Jos Alessandre S. Neto Coordenao de arte: Wilson Gazzoni Agostinho Edio de arte: Wilson Gazzoni Agostinho Editorao eletrnica: Setup Bureau Editorao Eletrnica Coordenao de pesquisa iconogrfica: Ana Lucia Soares Pesquisa iconogrfica: Vera Lucia da Silva Barrionuevo As imagens identificadas com a sigla CID foram fornecidas pelo Centro de Informao e Documentao da Editora Moderna. Coordenao de tratamento de imagens: Amrico Jesus Tratamento de imagens: Amrico Jesus, Fabio N. Precendo e Rubens M. Rodrigues Sada de filmes: Helio P. de Souza Filho, Marcio H. Kamoto Coordenao de produo industrial: Wilson Aparecido Troque Impresso e acabamento: Reproduo proibida. Art. 184 do Cdigo Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Todos os direitos reservados EDITORA MODERNA LTDA. Rua Padre Adelino, 758 - Belenzinho So Paulo - SP - Brasil - CEP 03303-904 Vendas e Atendimento: Tel. (0_ _11) 6090-1500 Fax (0_ _11) 6090-1501 www.moderna.com.br 2005 Impresso no Brasil 1 3 5 7 9 10 8 6 4 2 Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) (Cmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Feltre, Ricardo, 1928- . Qumica / Ricardo Feltre. 6. ed. So Paulo : Moderna, 2004. Obra em 3 v. Contedo: V. 1. Qumica geral v. 2. Fsico-qumica v. 3. Qumica orgnica Bibliografia. 1. Qumica (Ensino mdio) 2. Fsico-qumica (Ensino mdio) Problemas, exerccios etc. I. Ttulo. 04-2879 CDD-540.7 ndices para catlogo sistemtico: 1. Qumica : Ensino mdio 540.7 Ficha QUIMICA 1-PNLEM 06/07/2005, 15:232 3. APRESENTAO Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. Em seus trs volumes, esta obra procura contribuir para o ensino da Qumica entre os alunos do Ensino Mdio. Nela so apresentados os conhecimentos bsicos da Qumica e suas aplicaes mais importantes. Continuamos nos guian- do para a simplificao da teoria, na articulao desta com os fatos do cotidiano e na diversificao dos exerccios. Para atingir essa finalidade, cada captulo da obra foi dividido em tpicos que visam tornar a exposio terica gradual e didtica. No final de cada tpico, propusemos algumas perguntas cuja finalidade a reviso das idias principais a desenvolvidas, seguindo-se tambm uma srie de exerccios sobre o que foi discutido. Em todos os captulos foram colocados, em muitas opor- tunidades, boxes com curiosidades e aplicaes da Qumica, pequenas biografias de cientistas, sugestes de atividades prticas e leituras. A inteno dessas sees foi proporcio- nar maior articulao dessa cincia com outras, como a Ma- temtica, a Fsica e a Biologia, e tambm com os avanos tecnolgicos. Agradecemos aos professores e aos alunos que presti- giam nossa obra e reiteramos que crticas e sugestes sero sempre bem recebidas. O autor Sumario-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:053 4. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. SUMRIO 1 1. Observando a natureza, 2 2. As transformaes da matria, 3 3. A energia que acompanha as transformaes da matria, 5 Box: Veja o que a falta de energia pode provocar, 7 4. Conceito de Qumica, 7 5. A Qumica em nosso cotidiano, 7 Atividades prticas pesquisa 8 Reviso, 9 Exerccios, 9 Leitura, 10 Questes sobre a leitura, 10 VOLUME 2Captulo PRIMEIRA VISO DA QUMICA1Captulo CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES 1. Como a matria se apresenta: Homognea? Heterognea?, 12 2. Fases de um sistema, 12 3. Como a matria se apresenta: Pura? Misturada?, 13 Atividades prticas, 14 Reviso, 14 Exerccios, 15 Exerccios complementares, 15 4. Transformaes da gua, 15 Reviso, 18 Exerccios, 18 Exerccios complementares, 19 5. As observaes e as experincias na cincia, 20 5.1. Medies: o cotidiano e o cientfico, 20 5.2. Uma medio importante: a densidade, 23 5.3. A importncia dos grficos no dia-a-dia, 24 Atividades prticas, 26 Reviso, 26 Exerccios, 26 Exerccios complementares, 28 6. Substncia pura (ou espcie qumica), 29 Reviso, 30 Exerccios, 30 7. Processos de separao de misturas, 31 7.1. Filtrao, 32 7.2. Decantao, 33 7.3. Destilao, 35 Box: Destilao do ar lquido, 36 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:534 5. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. Captulo 3 7.4. Cristalizao, 36 7.5. Outros processos de desdobramento de misturas, 36 8. Aprendendo mais sobre o laboratrio de Qumica, 37 9. A segurana nos laboratrios de Qumica, 39 Atividades prticas, 40 Reviso, 40 Exerccios, 41 Exerccios complementares, 42 Leitura, 43 Questes sobre a leitura, 44 Desafio, 45 EXPLICANDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES 1. Vale a pena explicar (entender) os fatos do cotidiano (e da cincia)?, 49 Box: Conhecimento e poder, 49 2. As tentativas de explicar a matria e suas transformaes, 49 3. O nascimento da Qumica, 50 3.1. A lei de Lavoisier, 50 3.2. A lei de Proust, 51 Atividades prticas, 52 Reviso, 52 Exerccios, 52 4. A hiptese de Dalton, 53 5. Os elementos qumicos e seus smbolos, 54 Reviso, 55 Exerccios, 55 6. Explicando a matria As substncias qumicas, 55 6.1. Substncias simples, 57 6.2. Substncias compostas ou compostos qumicos, 58 7. Explicando a matria As misturas, 58 Atividades prticas pesquisa 59 Reviso, 59 Exerccios, 60 Exerccios complementares, 60 8. Explicando as transformaes dos materiais, 61 8.1 As transformaes fsicas, 61 8.2 As transformaes qumicas, 61 fcil reconhecer uma transformao qumica?, 62 Misturar ou reagir?, 63 9. As propriedades das substncias, 64 Atividades prticas, 64 Reviso, 65 Exerccios, 65 Exerccios complementares, 65 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:535 6. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 4Captulo 10. Explicando as variaes de energia que acompanham as transformaes materiais, 66 11. Segunda viso da Qumica, 66 12. Como a cincia progride, 67 Atividades prticas, 69 Reviso, 69 Exerccios, 69 Leitura, 70 Questes sobre a leitura, 71 Desafio, 72 A EVOLUO DOS MODELOS ATMICOS 1. O modelo atmico de Thomson, 75 2. A descoberta da radioatividade, 77 3. O modelo atmico de Rutherford, 78 Atividades prticas, 80 Reviso, 80 Exerccios, 81 Exerccios complementares, 81 4. A identificao dos tomos, 81 4.1. Nmero atmico, 82 4.2. Nmero de massa, 82 4.3. Elemento qumico, 82 4.4. ons, 82 4.5. Istopos, isbaros e istonos, 83 Reviso, 84 Exerccios, 85 Exerccios complementares, 86 5. O modelo atmico de Rutherford-Bohr, 86 5.1 Introduo, 86 5.2 Um breve estudo das ondas, 87 5.3 As ondas eletromagnticas, 88 5.4 O modelo de Rutherford-Bohr, 90 Atividades prticas, 92 Reviso, 92 Exerccios, 93 Exerccios complementares, 93 6. O modelo dos orbitais atmicos, 94 Box: Pode-se ver o tomo?, 95 7. Os estados energticos dos eltrons, 96 7.1 Nveis energticos, 96 7.2 Subnveis energticos, 96 7.3 Orbitais, 96 7.4 Spin, 97 7.5 A identificao dos eltrons, 98 Reviso, 99 Exerccios, 100 Exerccios complementares, 101 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:536 7. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 8. A distribuio eletrnica, 101 8.1 Distribuio eletrnica em tomos neutros, 101 8.2 Distribuio eletrnica nos ons, 102 Exerccios, 103 Exerccios complementares, 104 Leitura, 105 Questes sobre a leitura, 107 Desafio, 108 5Captulo A CLASSIFICAO PERIDICA DOS ELEMENTOS 1. Histrico, 111 2. A classificao peridica moderna, 113 Classificao peridica dos elementos, 114 2.1. Perodos, 115 2.2. Colunas, grupos ou famlias, 115 2.3. Os nomes dos elementos qumicos, 117 Reviso, 118 Exerccios, 118 Exerccios complementares, 119 3. Configuraes eletrnicas dos elementos ao longo da classificao peridica, 119 Reviso, 121 Exerccios, 121 Exerccios complementares, 123 4. Propriedades peridicas e aperidicas dos elementos qumicos, 123 4.1 Introduo, 123 4.2 Raio atmico, 124 4.3 Volume atmico, 126 4.4 Densidade absoluta, 127 4.5 Ponto de fuso e de ebulio, 127 4.6 Potencial de ionizao, 127 4.7 Eletroafinidade ou afinidade eletrnica, 127 Atividades prticas, 128 Reviso, 128 Exerccios, 128 Exerccios complementares, 130 Leitura, 131 Questes sobre a leitura, 132 Desafio, 133 6Captulo AS LIGAES QUMICAS 1. Introduo, 136 2. Ligao inica, eletrovalente ou heteropolar, 137 2.1. Conceitos gerais, 137 2.2. A ligao inica e a Tabela Peridica, 139 2.3. O tamanho do on, 140 Reviso, 141 Exerccios, 141 Exerccios complementares, 142 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:537 8. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 3. Ligao covalente, molecular ou homopolar, 143 3.1. Ligao covalente, 143 3.2. Caso particular da ligao covalente, 145 3.3. Frmulas de compostos covalentes, 146 3.4. Compostos moleculares e compostos inicos, 147 3.5. Excees regra do octeto, 148 Reviso, 149 Exerccios, 149 Exerccios complementares, 150 4. Ligao metlica, 151 4.1. Estrutura dos metais, 151 4.2. A ligao metlica, 152 4.3. Propriedades dos metais, 152 Reviso, 153 Exerccios, 153 Leitura, 154 Questes sobre a leitura, 154 Desafio, 155 7Captulo A GEOMETRIA MOLECULAR 1. A estrutura espacial das molculas, 157 1.1. Conceitos gerais, 157 1.2. Molculas com pares eletrnicos ligantes e no-ligantes, 158 1.3. Teoria da repulso dos pares eletrnicos da camada de valncia, 158 1.4. Macromolculas covalentes, 159 1.5. Alotropia, 159 A alotropia do carbono, 159 A alotropia do fsforo, 160 A alotropia do enxofre, 161 Reviso, 161 Exerccios, 162 Exerccios complementares, 163 2. Eletronegatividade/polaridade das ligaes e das molculas, 164 2.1. Conceitos gerais, 164 2.2. Ligaes polares e ligaes apolares, 165 2.3. Momento dipolar, 166 2.4. Molculas polares e molculas apolares, 167 Reviso, 168 Exerccios, 169 Exerccios complementares, 170 3. Oxidao e reduo, 171 3.1. Conceitos de oxidao e reduo, 171 3.2. Conceito de nmero de oxidao, 172 3.3. Nmeros de oxidao usuais, 173 3.4. Clculo dos nmeros de oxidao, 173 Box: A exploso do foguete brasileiro VLS-1 (Veculo Lanador de Satlites-1), 174 Reviso, 174 Exerccios, 175 Exerccios complementares, 176 4. Foras (ou ligaes) intermoleculares, 176 4.1. Foras (ou ligaes) dipolo-dipolo, 176 Sumario-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:088 9. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 4.2. Ligaes por pontes de hidrognio, 176 4.3. Foras (ou ligaes) de Van der Waals (ou de London), 178 4.4. Relao entre as ligaes e as propriedades das substncias, 179 Atividades prticas, 179 Reviso, 180 Exerccios, 180 Exerccios complementares, 182 Leitura, 183 Questes sobre a leitura, 184 Desafio, 184 8Captulo CIDOS, BASES E SAIS INORGNICOS 1. Introduo, 188 1.1. Dissociao e ionizao, 189 1.2. Grau de ionizao, 189 Reviso, 190 Exerccios, 190 2. cidos, 191 2.1. A definio de cido de Arrhenius, 191 2.2. Classificao dos cidos, 191 a) De acordo com o nmero de hidrognios ionizveis, 191 b) De acordo com a presena ou no de oxignio na molcula, 192 c) De acordo com o grau de ionizao, 192 2.3. Frmulas dos cidos, 192 2.4. Nomenclatura dos cidos, 193 a) Hidrcidos, 193 b) Oxicidos, 193 2.5. cidos importantes, 194 a) cido sulfrico H2SO4, 194 b) cido clordrico HCl, 195 c) cido ntrico HNO3, 195 d) cido fluordrico HF, 195 Reviso, 196 Exerccios, 196 Exerccios complementares, 197 3. Bases ou hidrxidos, 198 3.1. Definio de base de Arrhenius, 198 3.2. Classificaes das bases, 199 a) De acordo com o nmero de hidroxilas (OH ), 199 b) De acordo com o grau de dissociao, 199 c) De acordo com a solubilidade em gua, 199 3.3. Frmulas das bases, 199 3.4. Nomenclatura das bases, 199 a) Quando o elemento forma apenas uma base, 199 b) Quando o elemento forma duas bases, 199 3.5. Bases importantes, 200 a) Hidrxido de sdio NaOH, 200 b) Hidrxido de clcio Ca(OH)2, 200 c) Hidrxido de amnio NH4OH, 201 Reviso, 201 Exerccios, 201 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:539 10. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 4. Comparao entre cidos e bases, 202 4.1. Propriedades funcionais, 202 4.2. A medida do carter cido e do bsico, 203 Box: Acidez do solo, 204 Atividades prticas, 204 Reviso, 205 Exerccios, 205 Exerccios complementares, 205 5. Sais, 206 Box: Imprio do sal, 206 5.1. Conceituao dos sais, 207 5.2. Reao de neutralizao total/Sais normais ou neutros, 207 a) Frmula geral dos sais normais, 208 b) Nomenclatura dos sais normais, 208 c) Solubilidade dos sais normais, 209 5.3. Outros tipos de sais, 209 a) Sais cidos ou hidrogeno-sais, 209 b) Sais bsicos ou hidroxi-sais, 209 c) Sais duplos ou mistos, 210 d) Sais hidratados ou hidratos, 210 e) Sais complexos, 210 Box: O galo do tempo, 210 5.4. Sais importantes, 210 a) Cloreto de sdio NaCl, 210 b) Carbonato de sdio Na2CO3, 211 c) Hipoclorito de sdio NaOCl, 211 d) Carbonato de clcio CaCO3, 211 Atividades prticas, 211 Reviso, 212 Exerccios, 212 Exerccios complementares, 213 Leitura, 214 Questes sobre a leitura, 215 Desafio, 216 9Captulo XIDOS INORGNICOS 1. Definio de xido, 219 2. Frmula geral dos xidos, 219 3. xidos bsicos, 220 3.1. Nomenclatura dos xidos bsicos, 220 4. xidos cidos ou anidridos, 221 4.1. Nomenclatura dos xidos cidos, 222 5. xidos anfteros, 222 6. xidos indiferentes ou neutros, 223 7. xidos duplos, mistos ou salinos, 224 8. Perxidos, 224 Box: gua oxigenada, 225 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:5310 11. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 9. xidos importantes, 225 9.1. xido de clcio CaO, 225 9.2. Dixido de carbono CO2, 226 Reviso, 226 Exerccios, 227 Exerccios complementares, 228 10.As funes inorgnicas e a classificao peridica, 228 Reviso, 231 Exerccios, 231 Exerccios complementares, 232 Leitura, 233 Questes sobre a leitura, 235 Desafio, 235 10Captulo AS REAES QUMICAS 1. Introduo, 238 1.1. Equaes inicas, 239 2. Balanceamento das equaes qumicas, 240 Reviso, 241 Exerccios, 241 3. Classificaes das reaes qumicas, 242 3.1. Reaes de sntese ou de adio, 242 3.2. Reaes de anlise ou de decomposio, 243 3.3. Reaes de deslocamento ou de substituio ou de simples troca, 243 3.4. Reaes de dupla troca ou de dupla substituio, 244 Reviso, 244 Exerccios, 244 Exerccios complementares, 245 4. Quando ocorre uma reao qumica?, 246 4.1. Reaes de oxirreduo, 246 a) Comportamento dos metais, 246 b) Comportamento dos no-metais, 247 4.2. Reaes que no so de oxirreduo, 248 a) Quando um dos produtos for menos solvel que os reagentes, 248 b) Quando um dos produtos for mais voltil que os reagentes, 248 c) Quando um dos produtos for menos ionizado que os reagentes, 249 Reviso, 249 Exerccios, 250 Exerccios complementares, 251 5. Resumo das principais reaes envolvendo as funes inorgnicas, 252 5.1. Reaes entre os opostos, 252 5.2. Outros tipos de reao, 253 a) Reaes com o oxignio, 253 b) Reaes com o hidrognio, 253 c) Reaes com a gua, 253 d) Comportamento diante do calor, 254 Atividades prticas, 255 Reviso, 255 Exerccios, 255 Exerccios complementares, 256 Leitura, 258 Questes sobre a leitura, 258 Desafio, 259 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:5311 12. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 12Captulo 11Captulo ESTUDO DOS GASES 1. Introduo, 278 2. O estado gasoso, 278 3. O volume dos gases, 278 4. A presso dos gases, 279 5. A temperatura dos gases, 280 Box: Zero absoluto, 281 Reviso, 281 Exerccios, 281 6. As leis fsicas dos gases, 282 6.1. Lei de Boyle-Mariotte, 282 Box: As leis da cincia s valem dentro de certos limites, 283 6.2. Lei de Gay-Lussac, 283 6.3. Lei de Charles, 284 7. Equao geral dos gases, 286 8. Condies normais de presso e temperatura (CNPT), 286 9. Teoria cintica dos gases, 286 10.Gs perfeito e gs real, 287 Atividades prticas, 287 Reviso, 288 Exerccios, 288 Exerccios complementares, 290 11.Leis volumtricas das reaes qumicas (leis qumicas dos gases), 291 11.1. Leis volumtricas de Gay-Lussac, 291 MASSA ATMICA E MASSA MOLECULAR 1. Unidade de massa atmica (u), 263 2. Massa atmica, 263 2.1. Massa atmica dos elementos qumicos, 264 2.2. Determinao moderna das massas atmicas, 264 2.3. Regra de Dulong-Petit, 265 Reviso, 265 Exerccios, 265 3. Massa molecular, 266 Reviso, 267 Exerccios, 267 4. Conceito de mol, 268 5. Massa molar (M), 269 Reviso, 270 Exerccios, 270 Exerccios complementares, 273 Leitura, 274 Questes sobre a leitura, 276 Desafio, 276 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:5412 13. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 13Captulo 11.2. Hiptese ou lei de Avogadro, 291 Reviso, 293 Exerccios, 293 Exerccios complementares, 294 12.Volume molar, 294 13.Equao de Clapeyron, 295 Reviso, 297 Exerccios, 297 Exerccios complementares, 300 14.Misturas gasosas, 301 14.1. Conceitos gerais, 301 a) Relao entre os gases iniciais e a mistura final, 302 b) Situao dentro da mistura final, 302 Box: As presses parciais em nosso organismo, 302 c) Relacionando valores parciais com o valor total, 303 Box: Medidas da poluio, 304 14.2. Massa molar aparente de uma mistura gasosa, 304 Reviso, 304 Exerccios, 305 Exerccios complementares, 310 15.Densidade dos gases, 311 15.1. Densidade absoluta, 311 15.2. Densidade relativa, 312 Atividades prticas, 313 Reviso, 313 Exerccios, 314 Exerccios complementares, 315 16.Difuso e efuso dos gases, 316 Atividades prticas, 317 Reviso, 317 Exerccios, 317 Leitura, 318 Questes sobre a leitura, 320 Desafio, 320 CLCULO DE FRMULAS 1. As frmulas na Qumica, 323 2. Clculo da frmula centesimal, 323 Reviso, 325 Exerccios, 325 Exerccios complementares, 326 3. Clculo da frmula mnima, 326 Reviso, 328 Exerccios, 328 Exerccios complementares, 328 4. Clculo da frmula molecular, 328 4.1. Clculo da frmula molecular a partir da frmula mnima, 329 4.2. Clculo direto da frmula molecular, 330 Reviso, 330 Exerccios, 330 Exerccios complementares, 331 Leitura, 331 Questes sobre a leitura, 334 Desafio, 335 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:5413 14. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. CLCULO ESTEQUIOMTRICO 1. Introduo, 337 2. Casos gerais de clculo estequiomtrico, 339 2.1. Quando o dado e a pergunta so expressos em massa, 339 Exerccios, 339 Exerccios complementares, 340 2.2. Quando o dado expresso em massa e a pergunta em volume (ou vice-versa), 341 Exerccios, 341 Exerccios complementares, 343 2.3. Quando o dado e a pergunta so expressos em volume, 343 Exerccios, 344 2.4. Quando o dado expresso em massa e a pergunta em mols (ou vice-versa), 344 Exerccios, 344 Exerccios complementares, 345 2.5. Quando o dado expresso em massa e a pergunta em nmeros de partculas (ou vice-versa), 345 Exerccios, 346 2.6. Havendo duas ou mais perguntas, 346 Exerccios, 347 3. Casos particulares de clculo estequiomtrico, 347 3.1. Quando aparecem reaes consecutivas, 347 Exerccios, 348 Exerccios complementares, 349 3.2. Quando so dadas as quantidades de dois (ou mais) reagentes, 350 Exerccios, 351 Exerccios complementares, 352 3.3. Quando os reagentes so substncias impuras, 353 Exerccios, 355 Exerccios complementares, 356 3.4. Quando o rendimento da reao no total, 356 Exerccios, 358 Exerccios complementares, 358 3.5. Quando h participao do ar nas reaes qumicas, 359 a) Clculo do volume do ar necessrio combusto, 359 b) Clculo do volume total dos gases no final da reao, 359 Exerccios, 360 3.6. Quando os reagentes so misturas, 360 Exerccios, 362 Leitura, 362 Questes sobre a leitura, 365 Desafio, 365 Respostas, 369 Lista de siglas, 376 Tabelas auxiliares, 378 Sugestes de leitura para os alunos, 381 Museus brasileiros ligados Cincia, 382 Referncias bibliogrficas, 384 14Captulo Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:5414 15. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. NDICE DAS BIOGRAFIAS Antoine Laurent de Lavoisier (captulo 3), 50 Joseph Louis Proust (captulo 3), 51 John Dalton (captulo 3), 53 Joseph John Thomson (captulo 4), 77 Ernest Rutherford (captulo 4), 78 Niels Henrik David Bohr (captulo 4), 91 Linus Carl Pauling (captulo 4), 101 Dimitri Ivanovitch Mendeleyev (captulo 5), 112 Gilbert Newton Lewis (captulo 6), 144 Svante August Arrhenius (captulo 8), 188 Evangelista Torricelli (captulo 12), 279 William Thomson Lord Kelvin of Largs (captulo 12), 280 Robert Boyle e Edme Mariotte (captulo 12), 282 Joseph Louis Gay-Lussac (captulo 12), 283 Jacques Alexandre Csar Charles (captulo 12), 284 Amedeo Avogadro (captulo 12), 291 Benoit Pierre mile Clapeyron (captulo 12), 295 Thomas Graham (captulo 12), 316 NDICE DAS LEITURAS O planeta Terra (captulo 1), 10 O ciclo da gua na Terra (captulo 2), 43 O meio ambiente em perigo (captulo 3), 70 Usos das radiaes eletromagnticas (captulo 4), 105 Trs famlias importantes (captulo 5), 131 Ligas metlicas (captulo 6), 154 Semicondutores (captulo 7), 183 O tratamento da gua (captulo 8), 214 A chuva cida (captulo 9), 233 O vidro e o cimento (captulo 10), 258 Histria das medies (captulo 11), 274 A camada de oznio (captulo 12), 318 O efeito estufa (captulo 13), 331 Produo do ferro e do ao (captulo 14), 362 Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:5415 16. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. ELEMENTOS QUMICOS (As massas atmicas entre parnteses so dos istopos mais estveis dos elementos radioativos.) (De acordo com as ltimas recomendaes da IUPAC.) Actnio Ac 89 (227) Alumnio Al 13 26,9815 Amercio Am 95 (243) Antimnio Sb 51 121,75 Argnio Ar 18 39,948 Arsnio As 33 74,9216 Astato At 85 (210) Brio Ba 56 137,34 Berqulio Bk 97 (247) Berlio Be 4 9,0122 Bismuto Bi 83 209 Bhrio Bh 107 (262,1) Boro B 5 10,811 Bromo Br 35 79,909 Cdmio Cd 48 112,40 Clcio Ca 20 40,08 Califrnio Cf 98 (251) Carbono C 6 12,01115 Crio Ce 58 140,12 Csio Cs 55 132,905 Chumbo Pb 82 207,19 Cloro Cl 17 35,453 Cobalto Co 27 58,93 Cobre Cu 29 63,55 Criptnio Kr 36 83,80 Cromo Cr 24 51,996 Crio Cm 96 (247) Darmstcio Ds 110 (269) Disprsio Dy 66 162,50 Dbnio Db 105 (262) Einstinio Es 99 (252) Enxofre S 16 32,064 rbio Er 68 167,26 Escndio Sc 21 44,956 Estanho Sn 50 118,69 Estrncio Sr 38 87,62 Eurpio Eu 63 151,96 Frmio Fm 100 (257) Ferro Fe 26 55,847 Flor F 9 18,9984 Fsforo P 15 30,9738 Frncio Fr 87 (223) Gadolnio Gd 64 157,25 Glio Ga 31 69,72 Germnio Ge 32 72,59 Hfnio Hf 72 178,49 Hssio Hs 108 (265) Hlio He 2 4,0026 Hidrognio H 1 1,00797 Hlmio Ho 67 164,930 ndio In 49 114,82 Iodo I 53 126,9044 Irdio Ir 77 192,2 Itrbio Yb 70 173,04 trio Y 39 88,905 Lantnio La 57 138,91 Elemento Smbolo Nmero Massa Atmico Atmica Laurncio Lr 103 (260) Ltio Li 3 6,941 Lutcio Lu 71 174,97 Magnsio Mg 12 24,312 Meitnrio Mt 109 (269) Mangans Mn 25 54,9380 Mendelvio Md 101 (258) Mercrio Hg 80 200,59 Molibdnio Mo 42 95,94 Neodmio Nd 60 144,24 Nenio Ne 10 20,183 Netnio Np 93 (237) Nibio Nb 41 92,906 Nquel Ni 28 58,69 Nitrognio N 7 14,0067 Noblio No 102 (259) smio Os 76 190,2 Ouro Au 79 196,967 Oxignio O 8 15,9994 Paldio Pd 46 106,4 Platina Pt 78 195,09 Plutnio Pu 94 (244) Polnio Po 84 (209) Potssio K 19 39,098 Praseodmio Pr 59 140,907 Prata Ag 47 107,870 Promcio Pm 61 (145) Protactnio Pa 91 (231) Rdio Ra 88 (226) Radnio Rn 86 (222) Rnio Re 75 186,2 Rdio Rh 45 102,905 Roentgnio Rg 111 (272) Rubdio Rb 37 85,47 Rutnio Ru 44 101,07 Rutherfrdio Rf 104 (261) Samrio Sm 62 150,35 Seabrgio Sg 106 (263,1) Selnio Se 34 78,96 Silcio Si 14 28,086 Sdio Na 11 22,9898 Tlio Tl 81 204,37 Tantlio Ta 73 180,948 Tecncio Tc 43 (98) Telrio Te 52 127,60 Trbio Tb 65 158,924 Titnio Ti 22 47,90 Trio Th 90 232,0 Tlio Tm 69 168,934 Tungstnio W 74 183,85 Urnio U 92 238 Vandio V 23 50,942 Xennio Xe 54 131,38 Zinco Zn 30 65,38 Zircnio Zr 40 91,22 Elemento Smbolo Nmero Massa atmico atmica Sumario-QF1-PNLEM 30/5/05, 10:5416 17. PRIMEIRA VISO DA QUMICA 1 Captulo Apresentao do captulo Un alquimista, obra de Adriaen van Ostade, 1661. Tpicos do captulo 1 Observando a natureza 2 As transformaes da matria 3 A energia que acompanha as transformaes da matria 4 Conceito de Qumica 5 A Qumica em nosso cotidiano Leitura: O planeta Terra NATIONALGALLERYCOLLECTION;BYKINDPERMISSIONOFTHETRUSTEESOFTHENATIONALGALLERY,LONDON/CORBIS-STOCKPHOTOS Imaginemos um filme sobre a evoluo da humanidade, desde o ser humano mais primitivo at os dias atuais. Notaramos que o desenvolvimento material da humanidade ocorreu graas ao melhor aproveitamento e ao desenvolvimento das tcnicas de transformao dos recursos disponveis na natureza. Com o advento da Revoluo Industrial, o trabalho artesanal foi, em grande parte, substitudo por tcnicas cada vez mais sofisticadas de produo em srie. Do mesmo modo, as observaes sobre os acontecimentos do cotidiano foram dando origem a teorias cientficas crescentemente avanadas. Nesse contexto, como todo ramo do conhecimento humano, a Qumica tambm tem acompanhado a evoluo histrica da humanidade. Com relao ao ttulo deste captulo Primeira viso da Qumica , devemos esclarecer que a viso aqui apresentada , por enquanto, bastante simplificada e incompleta. O objetivo deste captulo exatamente o de dar algumas idias de matria, suas transformaes, e da energia que estas envolvem. Capitulo 01-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:081 18. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 2 1 OBSERVANDO A NATUREZA Desde o incio da civilizao at hoje, a humanidade pde observar que a natureza formada por materiais muito diferentes entre si. O solo em que pisamos pode ser de: terra vermelha, terra preta, areia, pedras etc. Os vegetais tambm apresentam enorme variedade: existem desde os minsculos musgos at rvores gigantescas; a madeira pode ser mais mole ou mais dura; as flores tm cores muito diversificadas; h grandes diferenas entre os frutos, e assim por diante. O mesmo ocorre com os ani- mais: existem aves, mamferos, peixes etc. de formas, tamanhos e constituies muito diferentes entre si. Todos esses materiais que nos rodeiam (a terra, as pedras, a gua e os seres vivos) constituem o que chamamos matria. Da dizemos que: Matria tudo que tem massa e ocupa lugar no espao (isto , tem volume). Massa e volume so ento propriedades gerais da matria. bom lembrar tambm que a mat- ria pode se apresentar slida (por exemplo, as pedras), lquida (por exemplo, a gua) ou gasosa (por exemplo, o ar que respiramos). O trabalho de separao dos diferentes materiais encontrados na natureza foi uma atividade mui- to importante para a humanidade. Um primeiro cuidado do homem primitivo deve ter sido o de reco- nhecer os alimentos comestveis e os venenosos, bem como o de encontrar as plantas que podiam curar suas enfermidades. Com o passar dos sculos, os seres humanos foram aperfeioando as tcnicas de extrao e sepa- rao de materiais teis ao seu dia-a-dia. Assim, por exemplo: dos vegetais extraram as tintas para pintar seus corpos e seus utenslios; da terra separaram metais, como a prata e o ouro; do leite, a gordura para fabricar a manteiga, e assim por diante. Podemos ento dizer que: Separaes so os processos que visam isolar os diferentes materiais encontrados numa mistura. As pedras se apresentam na forma slida. A gua se apresenta na forma lquida. O ar se apresenta na forma gasosa. O garimpeiro, com sua peneira, separa diamantes do cascalho existente no fundo do rio. A cozinheira cata o feijo, separando os gros de m qualidade. CID CID CID EDUARDOSANTALIESTRA RUIZRUIZDEVELASCO/CID Capitulo 01-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:102 19. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 3Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA 2 AS TRANSFORMAES DA MATRIA Ao longo do tempo, a humanidade tem observado que, sob certas condies, a matria se trans- forma. A prpria natureza se encarrega de muitas transformaes. Assim, por exemplo: o frio intenso transforma a gua em gelo; o fogo transforma uma rvore em cinzas; com o tempo, os frutos apodre- cem; o ferro se enferruja; e at nosso corpo envelhece. Dizemos ento que: Transformao material toda e qualquer alterao sofrida pela matria. As transformaes da matria so tambm chamadas de fenmenos materiais (ou simplesmente fenmenos), sendo que, nessa expresso, a palavra fenmeno significa apenas transformao, no significando nada de extraordinrio, fantstico ou sobrenatural. muito importante lembrar tambm que os seres humanos tm provocado transformaes na matria, em seu prprio interesse. Assim, por exemplo, com o fogo conseguiu: assar a carne dos animais para melhorar sua alimentao; cozer vasos de barro para guardar gua ou alimentos; cozer blocos de barro, transformando-os em tijolos, para construir suas casas; etc. Exemplos de transformaes ou fenmenos materiais A exploso de fogos de artifcio. A gua se transformando em vapor ao ser aquecida em um bquer. A ferrugem formada em tambores. CID ESGUEVA/CID CID 2003TRIBUNEMEDIA/ INTERCONTINENTALPRESS A.C. johnny hart Capitulo 01-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:083 20. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 4 Usando tcnicas cada vez mais avanadas, os seres humanos conseguiram, com o passar dos scu- los, transformar, por exemplo: fibras vegetais ou plos de animais em tecidos para se abrigarem; produtos vegetais em corantes para colorir seus tecidos; minrios em metais, como o cobre, o ferro, o chumbo etc. Atualmente a Qumica est presente em todas as situaes de nosso cotidiano. De fato, grande parte dos avanos tecnolgicos obtidos pela civilizao ocorreu graas curiosidade e ao esforo em desenvolver novas tcnicas para separar e transformar os materiais encontrados na natureza. Do mesmo modo que, ao longo do tempo, os cozinheiros procuraram transformar os alimentos em pratos cada vez mais saborosos, os tcnicos e os cientistas experimentaram novos caminhos para transformar os mate- riais da natureza em produtos que permitem melhorar a qualidade de vida das pessoas. Podemos ento dizer que um dos conceitos de experincia em Qumica refere-se s tentativas de separar e reconhecer alguns materiais e, em seguida, tentar transform-los em novos produtos. Por meio dessas tcnicas podemos fabricar: adubos, inseticidas e diversos insumos que aumentam a produo agrcola; produtos que permitem conservar os alimentos por mais tempo; fibras e tecidos para produzir desde roupas delicadas at coletes prova de balas; cosmticos e perfumes para embelezar as pessoas; medicamentos especficos para o tratamento de inmeras doenas; materias variados para a construo de casas e edifcios; veculos (carros, nibus, avies, navios etc.) para o transporte de pessoas e cargas; chips de computadores que revolucionaram a vida moderna, pois armazenam milhares de informaes. Cozinha industrial Laboratrio qumico moderno CID CID ANTONIOVIASVALCARCEL/CID MICHAELROSENFELD/STONE-GETTYIMAGES Capitulo 01-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:084 21. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 5Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA PAWSINC.ALLRIGHTSRESERVED /DIST.BYATLANTICSYNDICATION LAERTE 3 A ENERGIA QUE ACOMPANHA AS TRANSFORMAES DA MATRIA A descoberta do fogo foi um dos passos mais importantes na evoluo da humanidade. O fogo controlado surgiu quando o ser humano aprendeu a acender uma fogueira, na hora desejada. Nesse caso, a energia se apresenta nas formas de luz e calor. Com a luz, o homem primitivo iluminou suas noites e afugentou os animais perigosos e, com o calor, aprendeu a assar seus alimentos, a cozer o barro e, muitos sculos depois, a extrair os metais dos minrios. Atualmente sabemos que algumas transformaes so passageiras ou reversveis, isto , podem ser desfeitas. Transformaes desse tipo recaem, em geral, no que chamamos de transformaes fsicas (ou fenmenos fsicos). Exemplificando: em montanhas muito altas, a gua se congela; mas, com um pouco de calor, a neve ou o gelo se derretem facilmente, voltando forma lquida; num termmetro, o mercrio se dilata com o calor e se contrai com o frio, mas continua sendo sempre o mesmo mercrio; o sal que dissolvemos na gua pode ser recuperado, bastando que ocorra a evaporao da gua. Outras transformaes so mais profundas e freqentemente irreversveis, isto , torna-se difcil (e, s vezes, impossvel) retornar situao inicial. So, em geral, transformaes, fenmenos ou reaes qumicas. Exemplos: depois de se queimar um pedao de madeira, impossvel juntar as cinzas e a fumaa finais e refazer a madeira inicial; depois de se preparar um ovo frito, impossvel fazer o ovo voltar forma original; se um objeto de ferro se enferruja, muito difcil reverter o processo (raspar o objeto antes de pint-lo significa apenas jogar a ferrugem fora, e no recuperar a poro de ferro oxidado). O progresso da civilizao foi tambm devido procura de novas formas de obteno de ener- gia. Como exemplo podemos citar que os primeiros seres humanos dependiam de seus msculos para obter energia. Mais tarde, animais foram domesticados e atrelados a moendas, a carroas, passando a ser utilizados como fonte de energia. GARFIELD JIM DAVIS Capitulo 01-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:085 22. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 6 A energia proveniente de quedas dgua foi aproveitada para movimentar as rodas dgua e as turbinas das modernas hidroeltricas, e a energia proveniente dos ventos, para acionar os moinhos e as modernas turbinas elicas. Atualmente o consumo de energia cada vez maior e sua produo, crescentemente diversificada: a queima do carvo e dos derivados de petrleo movimenta caldeiras, automveis, avies etc.; a energia eltrica ilumina nossas ruas e edifcios e aciona um grande nmero de aparelhos doms- ticos e industriais; a energia qumica de pilhas e baterias fundamental para o funcionamento de aparelhos port- teis (rdios, telefones celulares etc.); a energia nuclear, defendida por alguns e combatida por outros, talvez se torne importante no futuro. Evoluo no aproveitamento dos ventos O mesmo vento que move moinhos em alguns pases da Europa move as turbinas elicas (modernos geradores de eletricidade). A foto mostra prdios comerciais iluminados no horrio em que poucos funcionrios esto trabalhando. Assim, conclumos que ocorre desperdcio de energia. Usina nuclear Angra I, Angra dos Reis, RJ E, afinal, o que energia? difcil defini-la, por se tratar de algo que no material, mas nem por isso duvidamos de sua existncia. De fato, at hoje ningum viu a energia eltrica passando por um fio, mas, mesmo assim, evitamos o contato direto com fios desencapados. Costuma-se dizer, de modo geral, que: Energia a propriedade de um sistema que lhe permite realizar um trabalho. CID GESTENGA/CID DUDUCAVALCANTI/CID DELFIMMARTINS/PULSAR Capitulo 01-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:086 23. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 7Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA Enfim, reconhecemos a existncia da energia pelo efeito (trabalho) que ela produz. Por exemplo: a energia trmica (calor) pode realizar o trabalho de dilatar um corpo; a energia eltrica (eletricidade) pode realizar o trabalho de movimentar um motor eltrico; a energia qumica de uma exploso pode realizar o trabalho de demolir um prdio. 4 CONCEITO DE QUMICA Considerando os conceitos vistos nas pginas anteriores, podemos agora dizer que: Qumica o ramo da cincia que estuda: a matria; as transformaes da matria; e a energia envolvida nessas transformaes. O estudo que iniciamos agora visa detalhar e aprofundar cada um desses tpicos. 5 A QUMICA EM NOSSO COTIDIANO A Qumica (ou, melhor, a matria e suas transformaes) est sempre presente em nosso dia-a-dia: nos alimentos, no vesturio, nos edifcios, nos medicamentos, e assim por diante. No tm sentido certas propagandas que anunciam alimento natural sem Qumica, pois o prprio alimento em si j uma mistura qumica. Talvez o exemplo mais ligado a nosso cotidiano seja o funcionamento de nosso prprio organismo. O corpo humano um laboratrio em que ocorrem, durante todo o tempo, fenmenos qumicos muito sofisticados, a saber: ingerimos vrios materiais: alimentos, gua, ar (pela respirao) etc.; h muitas transformaes desses materiais, no estmago, nos intestinos etc. auxiliadas por produtos qumicos especficos existentes no suco gstrico, na bile (do fgado) etc.; h produo de energia, utilizada nas movimentaes de nosso corpo e tambm para manter a temperatura do organismo em torno de 36-37 C etc.; h recombinao dos alimentos para a manuteno de nossos ossos, tecidos, rgos etc.; aps inmeras transformaes, o organismo elimina os produtos residuais, por meio das fezes, urina, suor etc. Enfim, nesse processo da vida, notamos ainda um perfeito entrosamento dos fenmenos que so estudados pela Qumica, Fsica, Biologia e por novos ramos da cincia. Uma das crticas mais constantes, na atualidade, a de que a Qumica perigosa, responsvel por toda a poluio existente no mundo. Isso no verdade. Seus produtos so projetados para serem teis humanidade. O problema reside no mau uso desses produtos. Assim, por exemplo, o petrleo til na produo da gasolina, do diesel etc., mas torna-se nocivo quando derramado nos mares, devido aos acidentes martimos. VEJA O QUE A FALTA DE ENERGIA PODE PROVOCAR Em geral, s percebemos a importncia de alguma coisa, quando ela nos falta. Na tarde de 14 de agosto de 2003, faltou energia eltrica em Nova York e em grande parte da regio leste dos Estados Unidos e do Canad, durante aproximadamente 24 horas. O blecaute deixou 50 milhes de norte-americanos s escuras, sem elevadores, sem metr e trens eltricos, e sem comunicao telefnica. Milhares de pessoas dormiram nas ruas. Sob forte onda de calor, os aparelhos de ar-condicionado no funcionaram, os alimentos se deterioraram nas geladeiras e muitos incndios foram provocados pelo uso de velas. O prejuzo foi de milhes de dlares. Capitulo 01-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:087 24. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 8 O problema no est no uso, mas no abuso da utilizao dos produtos qumicos. o que aconte- ce, por exemplo, com o uso excessivo de carros para satisfazer o conforto da vida moderna, mas que acarreta a poluio do ar das grandes cidades. Enfim, a culpa no da Qumica, mas da ignorncia, da incompetncia ou da ganncia das pessoas que a usam. Em um lixo podem ser encontrados desde restos de comida at materiais txicos e infectados. Praia de Atafona, em So Joo da Barra, RJ, atingida pelos produtos qumicos da fbrica de celulose Cataguazes, de Minas Gerais, em 04/04/2003. Note como importan- te conhecer a Qumica (e evi- dentemente outros ramos da cincia) para compreender melhor o mundo em que vi- vemos. O conhecimento evi- tar que voc seja enganado por produtos e propagandas, tornando-se um cidado mais consciente, e o levar, sem dvida, a evitar o consumo excessivo de materiais e de energia. Por fim, o conheci- mento ir conscientiz-lo da necessidade de reciclagem de materiais como o papel, o vi- dro, os metais etc. Usina de reciclagem de lixo de Campinas, Estado de So Paulo. ATIVIDADES PRTICAS PESQUISA 1a Identifique cinco produtos utilizados em sua casa que contenham componentes qumicos. 2a Procure saber por que h, nos postos, dois ou mais tipos de gasolina com preos diferentes. 3a Faa uma relao de equipamentos existentes em sua casa que possuam chips eletrnicos. CID FBIOMOTTA/AEMARCOSPERON/KINO 4a Compare os rtulos de vrios cremes dentais. Procu- re verificar se h componentes qumicos em comum. 5a Imagine uma experincia para provar que o ar tem massa. Capitulo 01-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:118 25. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 9Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA a) O que matria? b) Como pode se apresentar a matria? c) O que so separaes e para que servem? d) O que so transformaes materiais? e) O que se costumam realizar, especialmente, os cientistas, na tentativa de separarar e reconhecer alguns materiais e tentar transform-los em novos produtos? f) O que fenmeno fsico? g) O que fenmeno qumico? h) O que energia? i) O que a Qumica estuda? J) O que o abuso no uso de matria e energia pode causar ao planeta? EXERCCIOS 1 Cite trs materiais comuns retirados do solo. 2 Costuma-se dizer que a gua um lquido. Isso sempre verdade? 3 Cite trs materiais gasosos que voc conhece. 4 Como se costuma retardar o processo de enferrujamento, por exemplo, de um porto de ferro? 5 Antigamente, tubos de ferro eram utilizados em instala- es de gua nas residncias. Hoje preferem-se tubos de plstico. Por qu? 6 Por que so empregados aditivos nos alimentos? 7 De que modo o fogo ajudou os seres humanos primitivos? 8 Cite uma forma de produo de energia e uma de suas aplicaes. 9 Cite trs produtos normalmente encontrados no lixo domiciliar. 10 Voc considera que a Qumica responsvel por toda a poluio existente no planeta? 11 (Mackenzie-SP) A alternativa que contm um fenmeno fsico observado no dia-a-dia : a) a queima de um fsforo. b) o derretimento do gelo. c) a transformao do leite em coalhada. d) o desprendimento de gs, quando se coloca sal de frutas em gua. e) o escurecimento de um objeto de cobre. 12 (UFPE) Considere as seguintes tarefas realizadas no dia-a- dia de uma cozinha e indique aquelas que envolvem trans- formaes qumicas. 1) Aquecer uma panela de alumnio. 2) Acender um fsforo. 3) Ferver gua. 4) Queimar acar para fazer caramelo. 5) Fazer gelo. a) 1, 3 e 4 b) 2 e 4 c) 1, 3 e 5 d) 3 e 5 e) 2 e 3 13 (UFPE) Em quais das passagens grifadas abaixo est ocor- rendo transformao qumica? 1) O reflexo da luz nas guas onduladas pelos ventos lembrava-lhe os cabelos de seu amado. 2) A chama da vela confundia-se com o brilho nos seus olhos. 3) Desolado, observava o gelo derretendo em seu copo e ironicamente comparava-o ao seu corao. 4) Com o passar dos tempos comeou a sentir-se como a velha tesoura enferrujando no fundo da gaveta. Esto corretas apenas: a) 1 e 2 b) 2 e 3 c) 3 e 4 d) 2 e 4 e) 1 e 3 REVISO Responda em seu caderno Capitulo 01-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:099 26. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 10 LEITURA A espaonave chamada PLANETA TERRA uma esfera com cerca de 12.600 km de dime- tro, que pesa cerca de 6 1021 toneladas e se des- loca no espao com uma velocidade de aproxi- madamente 106.000 km/h. No entanto, na vas- tido do universo, nosso planeta apenas uma partcula de poeira. Essa espaonave carrega mais de 6 bilhes de seres humanos e um nme- ro enorme de vegetais e animais. Na verdade, todos os seres vivos habitam apenas uma pel- cula da Terra, que se assemelha, em propores, casca de uma ma. Essa pelcula uma regio denominada biosfera (do grego: bios, vida; sphaira, esfera). importante tambm notar que todos os seres vivos s existem custa do que retirado do ar (atmosfera), da gua (hidrosfera) e do envoltrio slido (litosfera). Do espao ex- terior, porm, nos chega a energia solar, sem a O PLANETA TERRA qual no existiria na Terra a vida tal qual a co- nhecemos. A atmosfera formada principalmente por ni- trognio e oxignio. A hidrosfera a capa de gua que envolve a Terra. Encontra-se na forma slida (gelo, nas altas montanhas, nas geleiras, nos icebergs etc.), na forma lquida (oceanos, rios, la- gos, gua subterrnea etc.) ou na forma gasosa (como na umidade do ar, por exemplo). A litosfera ou crosta terrestre conhecida, com relativa preci- so, somente at poucos quilmetros de profundi- dade. formada por rochas, minerais, minrios etc., onde aparecem, em maior quantidade, o oxignio, o silcio, o alumnio e o ferro. Isso tudo de que a humanidade dispe para sobreviver. Portanto, no gaste a Terra com con- sumos excessivos nem a torne uma lata de lixo com demasiado desperdcio. 14 O que biosfera? 15 De onde so retirados todos os materiais necessrios vida humana? 16 Qual a fonte de energia mais importante para a huma- nidade? 17 (Enem-MEC) Se compararmos a idade do planeta Terra, avaliada em quatro e meio bilhes de anos (4,5 109 anos), com a de uma pessoa de 45 anos, ento, quando come- aram a florescer os primeiros vegetais, a Terra j teria 42 anos. Ela s conviveu com o homem moderno nas lti- mas quatro horas e, h cerca de uma hora, viu-o come- ar a plantar e a colher. H menos de um minuto perce- beu o rudo de mquinas e de indstrias e, como denun- cia uma ONG de defesa do meio ambiente, foi nesses ltimos sessenta segundos que se produziu todo o lixo do planeta! I. O texto acima, ao estabelecer uma paralelo entre a idade da Terra e a de uma pessoa, pretende mostrar que: a) a agricultura surgiu logo em seguida aos vegetais, perturbando desde ento seu desenvolvimento. b) o ser humano s se tornou moderno ao dominar a agricultura e a indstria, em suma, ao poluir. c) desde o surgimento da Terra, so devidas ao ser hu- mano todas as transformaes e perturbaes. d) o surgimento do ser humano e da poluio cerca de dez vezes mais recente que o do nosso planeta. e) a industrializao tem sido um processo vertiginoso, sem precedentes em termos de dano ambiental. II. O texto permite concluir que a agricultura comeou a ser praticada h cerca de: a) 365 anos c) 900 anos e) 460.000 anos b) 460 anos d) 10.000 anos III. Na teoria do Big Bang, o Universo surgiu h cerca de 15 bilhes de anos, a partir da exploso e expanso de uma densssima gota. De acordo com a escala pro- posta no texto, essa teoria situaria o incio do Univer- so h cerca de: a) 100 anos c) 1.000 anos e) 2.000 anos b) 150 anos d) 1.500 anos Atmosfera (ar) Hidrosfera (a gua cobre 75% da superfcie terrestre) Litosfera (crosta terrestre) Atmosfera Manto (rochas) Crosta (litosfera) + 800 km Superfcie 30 km 5.000 km 6.300 km Ncleo (Fe, Ni) Responda em seu cadernoQuestes sobre a leitura Fonte: TEIXEIRA, Wilson, et. al. Decifrando a Terra. Oficina de Textos, So Paulo, 2001. Capitulo 01-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1110 27. CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES 2 Captulo Apresentao do captulo No captulo 1, falamos da matria e de suas transformaes, de um modo muito superficial. Neste vamos aprofundar nossos conhecimentos desse assunto. Falaremos sobre como a matria se apresenta aos nossos olhos homognea e heterognea. o que chamamos de uma viso macroscpica da matria. Estudaremos as chamadas mudanas de estado fsico da matria. Veremos tambm os processos que permitem separar os diferentes tipos de matria existentes numa mistura at se chegar a vrias substncias isoladas umas das outras. Falaremos, ainda, da medida de propriedades caractersticas das substncias, como ponto de fuso, ponto de ebulio, densidade etc., que permitem distinguir uma substncia de outra. Erupo do vulco Etna. Siclia, Itlia, 2001. Tpicos do captulo 1 Como a matria se apresenta: homognea? heterognea? 2 Fases de um sistema 3 Como a matria se apresenta: pura? misturada? 4 Transformaes da gua 5 As observaes e as experincias na cincia 6 Substncia pura (ou espcie qumica) 7 Processos de separao de misturas 8 Aprendendo mais sobre o laboratrio de Qumica 9 A segurana nos laboratrios de Qumica Leitura: O ciclo da gua na Terra GIUSEPPEGIORCELLI/CID Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1111 28. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 12 1 COMO A MATRIA SE APRESENTA: HOMOGNEA? HETEROGNEA? Quando observamos e estudamos uma poro limitada da matria, passamos a cham-la de sistema em estudo. Veremos ento que alguns sistemas se apresentam uniformes, como a gua lmpida, o leite, um fragmento de ouro etc., e outros no-uniformes, como uma pedra que possui pontos claros e pontos escuros, um pedao de madeira com veios de diferentes cores etc. Em decorrncia dessas observaes, surgiu a seguinte classificao: sistemas homogneos: os que se apresentam uniformes e com caractersticas iguais em todos os seus pontos; sistemas heterogneos: os que no se apresentam uniformes nem tm caractersticas iguais em todos os seus pontos. importante notar que o critrio de diferenciao entre homogneo e heterogneo relativo, pois depende da aparelhagem de que dispomos para nossas observaes. Assim, medida que vo sendo construdos microscpios mais potentes, vamos notando que muitos sistemas que nos pareciam homogneos so, na realidade, heterogneos. Agora, voc j comea a compreender por que a cincia exige, muitas vezes, o uso de aparelhos sofisticados. 2 FASES DE UM SISTEMA Considere os exemplos abaixo: A gua lmpida um exemplo de sistema homogneo. Tronco de rvore seccionado, no qual se vem veios de diferentes cores. Exemplo de sistema heterogneo. leo de cozinha flutuando sobre gua (h duas pores lquidas e homogneas). Se voc observar cuidadosamente um pedao de granito, ver trs pores slidas e homogneas. JAVIERJAIME/CID CID JAVIERJAIME/CID JOSJUANBALBUENA/CID Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1112 29. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 13Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES Em um sistema heterogneo, as pores homogneas so denominadas fases. No exemplo do sistema gua/leo, temos duas fases lquidas; no caso do granito, temos trs fases slidas (o conjunto dos pontos brilhantes, o conjunto dos pontos escuros e a massa acinzentada). Assim, quanto ao nmero de fases, os sistemas so classificados como: sistemas monofsicos tm uma nica fase (logo, so homogneos); sistemas polifsicos possuem mais de uma fase (portanto, sempre heterogneos). Os sistemas polifsicos podem ser bifsicos (formados por duas fases, como o sistema gua/leo), trifsicos (como o granito), e assim por diante. 3 COMO A MATRIA SE APRESENTA: PURA? MISTURADA? Comparando um copo com gua pura (isto , que no contenha mistura) com um copo com gua e acar, totalmente dissolvido, nossa viso no ir notar nenhuma diferena, mas, pelo paladar, perce- bemos a diferena entre uma e outra. Note que: pela viso, distinguimos os materiais homogneos dos heterogneos; pelo paladar, distinguimos salgado, doce, azedo ou amargo; pelo olfato, percebemos desde um perfume at um odor extremamente desagradvel. OBSERVAES muito importante no confundir as fases com os componentes existentes em um sistema. Assim, no exemplo ao lado, temos: a) trs fases uma slida, que o gelo; outra fase slida, que o sal no-dissolvido; e uma fase lquida, formada pelo sal dissol- vido e pela prpria gua; b) apenas dois componentes a gua (lquida ou na forma de gelo) e o sal (dissolvido ou depositado no fundo do recipiente). tambm importante notar que uma fase pode estar subdividi- da em muitas pores. Se tivermos, por exemplo, um sistema formado por gua lquida e cinco pedaos de gelo, teremos, mes- mo assim, apenas duas fases: uma lquida (a gua) e outra slida (que o gelo). Gelo gua salgada Sal no-dissolvido gua pura (incolor e transparente) gua com acar (incolor e transparente) H diferena? As propriedades que impressionam nossos sentidos so chamadas propriedades organolpticas. Considerando que nunca se deve provar ou cheirar substncias desconhecidas, pois isto pode at representar risco de morte, a Cincia desenvolveu aparelhos e medidas com essa finalidade, como veremos ainda neste captulo. Capitulo 02A-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1313 30. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 14 Resumindo o que foi dito at agora, chegamos ao seguinte esquema: Matria Sistema homogneo (uma s fase) Substncia pura (um s componente) Mistura homognea ou soluo (mais de um componente) Mistura heterognea Substncia pura (um componente em formas slida, lquida ou gasosa, diferentes) Sistema heterogneo (mais de uma fase) ATENO: No cheire nem experimente substncia alguma utilizada nesta atividade. Materiais 1 copo de vidro ou de plstico transparente 1 colher (de caf) de sal de cozinha 1 colher (de caf) de areia 1 colher (de caf) de acar 1 colher (de caf) de raspas de giz 1 colher (de caf) de limalha de ferro 1 colher (de caf) de tinta guache 1 cubo de gelo gua 1 colher de sopa Procedimento Coloque gua at a metade do copo e adicione o sal. Agite bem. ATIVIDADES PRTICAS Observe o que acontece e anote, em seu caderno, todos os dados observados experimentalmente (nmero de componentes utilizados, nmero de fases observadas). Repita o procedimento com a areia, o acar, as raspas de giz, a limalha de ferro, a tinta guache e o cubo de gelo. Analise os dados coletados e classifique os sistemas e as misturas em homogneos e heterogneos, apon- tando o nmero de fases e de componentes de cada um dos sistemas. Perguntas 1) Quais sistemas voc classificou como homogneo e quais como heterogneo? 2) Quais misturas voc classificou como homognea e quais como heterognea? 3) Se um sistema apresenta duas fases, voc pode afir- mar que esse sistema uma mistura heterognea? Por qu? a) O que sistema? b) O que sistema homogneo? c) O que sistema heterogneo? d) O que so fases? e) Como denominado um sistema com duas fases? E com trs fases? f) O que so propriedades organolpticas? g) Quantos componentes uma substncia pura apresenta? h) Quantos componentes formam uma mistura? i) O que soluo? REVISO Responda em seu caderno Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1214 31. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 15Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES 1 (Ufac) A mistura de gua e lcool : a) homognea gasosa. b) heterognea lquida. c) homognea lquida. d) heterognea slida-lquida. e) simples. 2 (UFSM-RS) Considere as misturas: I. areia e gua II. sangue III. gua e acetona IV. iodo dissolvido em lcool etlico Classificam-se como homogneas: a) apenas I e II. b) apenas I e III. c) apenas II e IV. d) apenas III e IV. e) apenas I, II e III. 3 (Ufes) Em um sistema, bem misturado, constitudo de areia, sal, acar, gua e gasolina, o nmero de fases : a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 4 (Ufes) Observe a representao dos sistemas I, II e III e seus componentes. O nmero de fases em cada um , respectivamente: 5 (UCDB-MS) Em um laboratrio de Qumica foram prepa- radas as seguintes misturas: I. gua /gasolina II. gua/sal III. gua/areia IV. gasolina/sal V. gasolina/areia Quais dessas misturas so homogneas? a) Nenhuma. c) II e III. e) II e IV. b) Somente II. d) I e II. 6 (Mackenzie-SP) Constitui um sistema heterogneo a mis- tura formada de: a) cubos de gelo e soluo aquosa de acar (glicose) b) gases N2 e CO2 c) gua e acetona d) gua e xarope de groselha e) querosene e leo diesel Observao: Os gases sempre formam misturas homo- gneas. 7 Misturando, agitando bem e deixando um certo tempo em repouso, diga quantas fases surgiro em cada um dos sistemas: a) gua e lcool b) gua e ter c) gua, lcool e acetona d) gua, lcool e mercrio e) gua, gasolina e areia 8 (UGF-GO) No sistema representado pela figura a seguir, os nmeros de fases e componentes so, respectivamente: a) 2 e 2 b) 2 e 3 c) 3 e 2 d) 3 e 3 e) 3 e 4 I IIIII leo, gua e gelo gua gaseificada e gelo leo, gelo, gua salgada e granito a) 3, 2 e 4 c) 2, 2 e 4 e) 3, 3 e 6 b) 3, 3 e 4 d) 3, 2 e 5 leo Cubos de gelo gua 4 TRANSFORMAES DA GUA Observamos, em nosso cotidiano, que o gelo derrete sob a ao do calor, transformando-se em gua, e que a gua ferve, sob a ao de calor mais intenso, transformando-se em vapor dgua. Gelo (slido) Calor gua (lquido) gua (vapor) Chaleira A nuvem branca formada por gotculas de gua lquida em suspenso no ar. EXERCCIOS Registre as respostas em seu caderno EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostas em seu caderno Capitulo 02A-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1315 32. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 16 O esquema resume as seguintes definies: Fuso a passagem do estado slido para o lquido. Solidificao o inverso. Vaporizao a passagem do estado lquido para o gasoso (gs ou vapor). Evaporao a vaporizao lenta, que ocorre na superfcie do lquido, sem agitao nem surgimento de bolhas. Ebulio a vaporizao rpida, com agitao do lquido e aparecimento de bolhas. Calefao uma vaporizao muito rpida, com gotas do lquido pulando em contato com uma superfcie ultra-aquecida. Liquefao ou Condensao a passagem do gs ou vapor para o estado lquido. Sublimao a passagem do estado slido diretamente para o gasoso (e menos freqentemente usada para a transformao inversa). Se acompanharmos as mudanas dos estados fsicos da gua, com um termmetro que permita registrar as temperaturas durante o processo de aquecimento, ao nvel do mar, iremos notar que: o gelo puro derrete a 0 C (temperatura ou ponto de fuso do gelo) e a gua pura ferve a 100 C (temperatura ou ponto de ebulio da gua). calor calor Gelo gua lquida gua em ebulio MAURICIODESOUSAPRODUESLTDA. Esses trs estados slido, lquido e gasoso so chamadas de estados fsicos ou estados de agregao da matria, e as transformaes de um estado para outro so denominadas mudanas de estado fsico da matria. Essas mudanas recebem os nomes gerais mostrados no esquema abaixo. SLIDO (ex.: gelo) LQUIDO (ex.: gua) Fuso Solidificao GS ou VAPOR (ex.: vapor de gua) Sublimao Liquefao (condensao) Vaporizao (evaporao) (ebulio) Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1216 33. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 17Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES Se estas observaes forem transportadas para um grfico, teremos o chamado diagrama de mudana de estados fsicos. Neste grfico notamos dois trechos horizontais (dois patamares). O primeiro patamar do grfico exprime o fato de que a fuso do gelo ocorre temperatura constante de 0 C, que a temperatura de fuso ou ponto de fuso (P.F.) do gelo. Do mesmo modo, o segundo patamar indica que a ebulio da gua ocorre temperatura constante de 100 C, que a temperatura de ebulio ou ponto de ebulio (P.E.) da gua. No resfriamento da gua, o grfico ser invertido: Temperatura (C) Neste trecho s existe gelo (slido), cuja temperatura est subindo. Trecho de fuso: coexistem gelo e gua em temperatura constante (0 C). Neste trecho s existe gua (lquido), cuja temperatura est subindo. Trecho de ebulio: coexistem gua e vapor em temperatura constante (100 C). Neste trecho s existe vapor d'gua, cuja temperatura est subindo. Gelo Gelo + gua gua gua + vapor Vapor d'gua Tempo Incio da fuso (0 C) Fim da ebulio (100 C) Incio da ebulio (100 C) Fim da fuso (0 C) P.E. = 100 C (temperatura de ebulio) P.F. = 0 C (temperatura de fuso) Se tivermos uma mistura (ou substncia impura), os patamares mostrados acima no sero mais encontrados. Assim, por exemplo, uma mistura de gua e sal ter um intervalo (ou faixa) de fuso abaixo de 0 C e um intervalo (ou faixa) de ebulio acima de 100 C, ao nvel do mar, como se v abaixo. Temperatura (C) 100 C 0 C Gelo Ebulio Tempo Fuso gua Vapor Tempo Vapor Condensao gua Solidificao Gelo Temperatura (C) Temperatura Final da ebulio Incio da ebulio Final da fuso Incio da fuso Tempo Faixa de fuso Faixa de ebulio Aquecimento da gua Resfriamento da gua Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1217 34. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 18 Existem misturas especiais que acabam se comportando como se fossem susbtncias puras, diante dos fenmenos de fuso/solidificao ou de ebulio/condensao. No primeiro caso, temos uma mistura euttica (ou, simplesmente, um euttico), que se funde/solidifica em temperatura cons- tante (como no caso da liga metlica que contm, em massa, 62% de estanho e 38% de chumbo, que se funde temperatura constante de 183 C); no segundo caso, temos uma mistura azeotrpica (ou, simplesmente, um azetropo), que ferve/se condensa em temperatura constante (como ocor- re com a mistura contendo, em volume, 96% de lcool comum e 4% de gua, que ferve tempera- tura constante de 78,1 C). OBSERVAO Para finalizar, devemos fazer uma generalizao importante: tudo o que acabamos de explicar para a gua pura ocorre tambm com outros materiais puros. De fato, ao nvel do mar, cada lquido (lcool, acetona etc.) e tambm cada slido (como os metais chumbo, ferro etc.), desde que puros, iro se fundir e ferver em temperaturas bem definidas. Ao nvel do mar, por exemplo, temos: Substncia Ponto de fuso (C) Ponto de ebulio (C) lcool 114,1 78,5 Acetona 94,0 56,5 Chumbo 327,0 1.740,0 Ferro 1.535,0 2.750,0 9 (Univali-SC) Resfriando-se progressivamente gua desti- lada, quando comear a passagem do estado lquido para o slido, a temperatura: a) permanecer constante, enquanto houver lquido pre- sente. b) permanecer constante, sendo igual ao ponto de condensao da substncia. c) diminuir gradativamente. d) permanecer constante, mesmo depois de todo lqui- do desaparecer. e) aumentar gradativamente. 10 (Vunesp) O naftaleno, comercialmente conhecido como naftalina, empregado para evitar baratas em roupas, funde em temperaturas superiores a 80 C. Sabe-se que boli- nhas de naftalina, temperatura ambiente, tm suas massas constantemente diminudas, terminando por de- saparecer sem deixar resduo. Essa observao pode ser explicada pelo fenmeno da: a) fuso. b) sublimao. c) solidificao. d) liquefao. e) ebulio. a) O que estado fsico (ou de agregao) da matria? Quais so esses estados? b) O que mudana de estado fsico (ou de agregao)? c) O que fuso? d) O que vaporizao? e) O que liquefao? f) O que solidificao? g) O que sublimao? REVISO Responda em seu caderno EXERCCIOS Registre as respostas em seu caderno Capitulo 02A-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1418 35. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 19Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES 11 (UCDB-MS) Uma substncia slida aquecida continua- mente. O grfico a seguir mostra a variao da tempera- tura (ordenada) com o tempo (abscissa): Pela anlise dos dados da tabela, medidos a 1 atm, podemos afirmar que, temperatura de 40 C e 1 atm: a) o ter e o etanol encontram-se na fase gasosa. b) o ter encontra-se na fase gasosa e o etanol na fase lquida. c) ambos encontram-se na fase lquida. d) o ter encontra-se na fase lquida e o etanol na fase gasosa. e) ambos encontram-se na fase slida. Resoluo Vamos transportar os dados do problema para um esquema representando a temperatura dada (40 C) e os pontos de fuso e de ebulio do etanol e do ter etlico.O ponto de fuso, o ponto de ebulio e o tempo duran- te o qual a substncia permanece no estado lquido so, respectivamente: a) 150, 65 e 5 d) 65, 150 e 5 b) 65, 150 e 25 e) 65, 150 e 10 c) 150, 65 e 25 12 (UFPA) Dado o diagrama de aquecimento de um material: 150 50 100 10 20 30 Temperatura (C) Tempo (min) A alternativa correta : a) o diagrama representa o aquecimento de uma subs- tncia pura. b) a temperatura no tempo zero representa o aqueci- mento de um lquido. c) 210 C a temperatura de fuso do material. d) a transformao de X para Y um fenmeno qumico. e) 80 C a temperatura de fuso do material. 200 210 80 10 Temperatura (C) Tempo (min) Slido Lquido Faixa de temperatura VaporY X Exerccio resolvido Etanol 117 78 ter etlico 116 34 Ponto de ebulio (C) Substncia Ponto de fuso (C) 13 (Mackenzie-SP) Veja que a linha tracejada horizontal corresponden- te a 40 C corta a linha do etanol na regio do lqui- do e a linha do ter etlico na regio do gasoso. Alternativa b Qual o estado fsico dessas substncias temperatura ambiente? Observao: Considere 20 C como a temperatura am- biente. Oxignio 218,4 183 Fenol 43 182 Pentano 130 36,1 Ponto de fuso (C) Ponto de ebulio (C) 14 (Fuvest-SP) Considere a tabela a seguir: Temperatura 40 C (temperatura dada) Etanol ter etlico P.E. 34 C P.E. 78 C P.F. 116 C P.F. 117 C Gasoso Gasoso Lquido Lquido Slido Slido 15 (PUC-MG) Numa praia, em pleno vero, um estudante de Qumica observou que o carrinho de picol usava gelo-seco para retardar o degelo dos picols. Pediu vendedora um pedao do gelo e colocou-o num copo com gua, ocorrendo formao de fumaas brancas. Observou-se ento o fenmeno de: a) evaporao. c) fuso. e) liquefao. b) sublimao. d) gaseificao. EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostas em seu caderno Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1219 36. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 20 5 AS OBSERVAES E AS EXPERINCIAS NA CINCIA 5.1. Medies: o cotidiano e o cientfico Como conseqncia do que foi explicado no item anterior, podemos agora dizer que: verificar que o gelo derrete e a gua ferve, sob a ao do calor, uma observao do cotidiano; verificar que, ao nvel do mar, o gelo puro derrete a 0 C e a gua pura ferve a 100 C uma observao cientfica (feita por meio de uma experincia controlada). Note que, na cincia, tenta-se levar em considerao todos os fatores que podem influir nos resul- tados da experincia (ao nvel do mar, gelo puro, gua pura etc.). Assim, qualquer pessoa pode repetir a experincia e chegar aos mesmos resultados (e acreditar no que foi dito). 16 (UGF-RJ) O aquecimento global j apresenta sinais vis- veis em alguns pontos do planeta. Numa ilha do Alasca, na Aldeia de Shishmaret, por exemplo, as geleiras j de- moram mais a congelar, no inverno; descongelam mais rpido, na primavera, e h mais icebergs. Desde 1971, a temperatura aumentou, em mdia, 2 C. As mudanas de estados descritas no texto, so, respecti- vamente: a) solidificao e fuso. b) solidificao e condensao. c) sublimao e solidificao. d) solidificao e ebulio. e) fuso e condensao. 17 (Cesgranrio-RJ) Um cientista recebeu uma substncia des- conhecida, no estado slido, para ser analisada. O grfi- co abaixo representa o processo de aquecimento de uma amostra dessa substncia. a) slido, lquido, gasoso e lquido. b) lquido, slido, lquido e gasoso. c) lquido, gasoso, lquido e slido. d) gasoso, lquido, gasoso e slido. e) slido, gasoso, lquido e gasoso. Analisando o grfico, podemos concluir que a amostra apresenta: a) durao da ebulio de 10 min. b) durao da fuso de 40 min. c) ponto de fuso de 40 C. d) ponto de fuso de 70 C. e) ponto de ebulio de 50 C. 18 (Mackenzie-SP) As fases de agregao para as substncias abaixo, quando expostas a uma temperatura de 30 C, so, respectivamente: Temperatura (C) Tempo (min) 20 40 60 80 100 20 6040 10 30 50 70 90 10 30 50 Exerccio resolvido 19 (Unifor-CE) Na fuso, uma substncia pura passa: a) de dissolvida para precipitada, absorvendo energia. b) do estado lquido para o slido, liberando energia. c) do estado gasoso para o slido, liberando energia. d) do estado slido para o lquido, liberando energia. e) do estado slido para o lquido, absorvendo energia. Resoluo Lembre-se de que, para derreter ou vaporizar um material, precisamos fornecer calor (energia), que , ento, absorvido pelo material (dizemos que a transformao endotrmica). Na seqncia inver- sa, isto , na condensao e solidificao, o material nos devolve a energia que lhe fora fornecida (e a transformao dita exotrmica). Esquematicamente, temos: 20 (UFSM-RS) Com relao aos processos de mudana de estado fsico de uma substncia, pode-se afirmar que so endotrmicos, isto , absorvem energia: a) vaporizao, solidificao, liquefao. b) liquefao, fuso, vaporizao. c) solidificao, fuso, sublimao. d) solidificao, liquefao, sublimao. e) sublimao, fuso, vaporizao. Slido Lquido Gs ou vapor A transformao absorve energia (endotrmica). A transformao libera energia (exotrmica). Alternativa e mercrio 38,87 356,9 amnia 77,7 33,4 benzeno 5,5 80,1 naftaleno 80,0 217,0 Ponto de ebulio (C) (1 atm) Materiais Ponto de fuso (C) (1 atm) Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1220 37. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 21Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES Na vida diria usamos vrias medies para controlar, por exemplo, as relaes comerciais de compra e venda, nosso estado de sade, e assim por diante. Exemplificando: tecidos so vendidos a metro (m); refeies so cobradas a quilogramas (kg); velocidades so controladas em quilmetros por hora (km/h); a massa de nosso corpo um dos ndices de sade; at o ritmo de nossa vida controlado em dias, horas, minutos etc. No campo da cincia as medies so ainda mais importantes. Medimos massa, volume, tempera- turas e inmeras outras grandezas. Aqui definimos: Grandeza tudo aquilo que pode ser medido. Lembre-se tambm de que, na experincia de fuso do gelo e vaporizao da gua, as temperatu- ras foram medidas com o auxlio da unidade graus Celsius (C). Generalizando, dizemos que: Unidade uma grandeza escolhida arbitrariamente como padro. Em cincia so usadas, de preferncia, as unidades do chamado Sistema Internacional de Unida- des (SI). Veja alguns exemplos do SI: a unidade de tempo o segundo (s): seus mltiplos so o minuto (1 minuto 60 segundos), a hora (1 hora 60 minutos) etc.; a unidade de massa o quilograma (kg): um mltiplo usual a tonelada (1 tonelada 1.000 kg); um submltiplo usual o grama (1 grama 0,001 ou 103 kg); a unidade de comprimento o metro (m): um mltiplo usual o quilmetro (1 km 1.000 ou 103 metros); um submltiplo usual o centmetro (1 cm 0,01 ou 102 metros). So derivadas do comprimento as unidades de: rea, por exemplo: 1 centmetro quadrado (1 cm2 ): 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 cm No caso das medidas de volume tambm usamos o litro (1 litro 1.000 cm3 ) e o mililitro (1 mililitro 1 cm3 0,001 ou 103 litros). volume, por exemplo: 1 centmetro cbico (1 cm3 ): Os velocmetros indicam a velocidade escalar instantnea. Para medir a massa dos corpos, utilizam-se balanas. LEVYMENDESJR CID Capitulo 02A-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1521 38. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 22 Por fim, devemos lembrar que as medies s so possveis com o auxlio de aparelhos (instrumen- tos) convenientes. Tanto no dia-a-dia como na cincia esses instrumentos vm evoluindo atravs dos tempos. Assim, usamos: relgios cada vez mais precisos para medir o tempo; Ampulheta. Relgio gtico do sculo XV. Relgio digital de pulso. balanas cada vez mais precisas para medir as massas. Balana romana. Balana de dois pratos. Balana eletrnica. 2003TRIBUNEMEDIA/INTERCONTINENTALPRESS GARCIA-PELAYO/CID ORONOZ JAVIERJAIME/CID JAVIERJAIME/CID MATTON.BILD,S.L./CID GARCIA-PELAYO/CID O MAGO DE ID PARKER & HART Capitulo 02A-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1622 39. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 23Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES 5.2. Uma medio importante: a densidade Para satisfazer as exigncias da vida diria (e tambm da cincia), novas medies foram criadas, ao longo do tempo. No cotidiano comum dizermos, por exemplo, que o chumbo pesa mais do que a madeira. No entanto, 1 kg de chumbo afunda, enquanto 1 kg de madeira flutua na gua. fcil perceber, porm, que tal comparao s se torna justa e racional quando feita entre volumes iguais: As medies so to importantes na cincia que o cientista William Thomson (Lord Kelvin, 1824-1907) disse: Afirmo muitas vezes que, se voc medir aquilo de que est falando e expressar em nmeros, voc conhece alguma coisa sobre o assunto; mas, quando voc no o pode exprimir em nmeros, seu conhecimento pobre e insatisfatrio. Surge dessa comparao o conceito de densidade dos materiais, entendida como a massa dos pedaos iguais (volumes iguais) dos vrios materiais (no exemplo acima, pequenos cubos de volume igual a 1 cm3 ). Matematicamente, essa idia corresponde seguinte definio: Densidade o quociente da massa pelo volume do material (a uma dada temperatura). Essa definio expressa pela seguinte frmula: m massa da substncia (em g) d m V sendo V volume da substncia (em cm3 ou mL) d densidade (em g/cm3 ou em g/mL) 1 cm3 de madeira pesa entre 0,60 g e 0,80 g. 1 cm3 de gua pesa 1 g. 1 cm3 de ferro pesa 7,86 g. 1 cm3 de chumbo pesa 11,40 g. Tanto um iceberg quanto um navio (ambos com milhares de toneladas) flutuam na gua. 2003KINGFEATURES/INTECONTINENTALPRESS CID CID CROCK, O LEGIONRIO BILL RECHIN & DON WILDER Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1323 40. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 24 Um caso particular importante o da medio das densidades dos lquidos, que feita diretamente pelos densmetros. Esse instrumento um tubo de vidro, como mostrado a seguir, cuja parte inferior mais larga e pesada do que a superior, que consiste em uma haste graduada em densidades. Coloca- do num lquido o densmetro afunda mais ou menos, e a graduao da haste, que coincide com o nvel lquido, d diretamente a densidade do lquido. Os densmetros so usados, por exemplo, em postos de gasolina, para medir a densidade do lcool vendido; em cooperativas de leite, para comprovar a qualidade do leite negociado, e assim por diante. gua d 1,0 g/mL 31 21 11 01 90 31 21 11 01 90 Soluo da bateria de automvel carregada d 1,3 g/mL (A) (B) importante ainda observar que a densidade varia com a temperatura, pois o volume de um corpo muda de acordo com a temperatura, embora a massa permanea a mesma. Por isso, impor- tante que, em informaes cientficas, se expresse, por exemplo, que a densidade do chumbo de 11,34 g/cm3 , a 20 C. 5.3. A importncia dos grficos no dia-a-dia muito comum e importante expressar o resultado de nos- sas medies por meio de grficos. Ao lado, por exemplo, temos o grfico que mostra a variao da densidade da gua com a temperatura. O densmetro (localizado na parte central da foto) confere a densidade do lcool, em um posto de abastecimento. Lactodensmetro utilizado para medir a densidade do leite. O densmetro indicado na figura A flutua na gua de modo que sua escala marca 1,0 g/mL (densidade da gua pura) na superfcie do lquido. O densmetro da figura B flutua numa soluo de bateria de automvel carregada de modo que sua escala marca 1,3 g/mL (densidade da soluo de bateria carregada). O lquido da bateria uma soluo de cido sulfrico em gua, apresentando densidade maior que a gua. d (g/cm3) T (C) 1,0000 0,9999 0,9998 0,9997 0,9996 0 2 4 6 8 10 EDUARDOSANTALIESTRA LUIZANTONIODASILVA/CID Capitulo 02A-QF1-PNLEM 12/7/05, 19:3824 41. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 25Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES Diariamente encontramos, nos jornais e nas revistas, uma srie de grficos mostrando relaes entre fatos do nosso cotidiano. 1973 1979 1985 1991 1995 1996 1997 1998 1999 20 50 70 90 10 30 60 40 45,8 36,0 57,9 30,9 29,3 29,2 33,1 33,3 30,3 9,8 9,6 31,7 36,1 40,2 45,6 48,8 58,0 65,3 27,0 67,5 62,6 65,4 71,2 76,4 81,8 89,4 92,7 80 100 Em milhes de m3 BRASIL: EVOLUO DO SETOR DE PETRLEO 1973-1999 Consumo Importao Produo COMPOSIO QUMICA DA CROSTA TERRESTRE 45,2 1,7 1,0 0,7 % do peso total 27,4 8,0 5,8 5,1 2,8 2,3 Oxignio (O) Silcio (Si) Alumnio (Al) Ferro (Fe) Clcio (Ca) Magnsio (Mg) Sdio (Na) Potssio (K) Titnio (Ti) Outros EMISSES ANUAIS, NA ATMOSFERA, DE CARBONO E CFC Carbono Milhes de toneladas CFC Mil toneladas 100 500 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 0 20 40 60 80 100 120 6.500 5.000 4.000 3.000 672 595 289 120 100 100 44 12 10 6 frica Regies Amrica do Sul Amrica do Norte e Central sia Antiga URSS Oceania Europa Grfico de linhas Fontes: Ministrio das Minas e Energia; Almanaque Abril 2001. So Paulo: Abril, 2001. p. 83. Grfico de setores (ou de pizza) Fonte: THE OPEN UNIVERSITY. Os recursos fsicos da Terra. Bloco 1 Recursos, economia e geologia: uma introduo. Campinas: Unicamp, 1994. p. 33. (Srie Manuais) Grfico de barras (ou de colunas) Fonte: NAGLE, Garret e SPENCER, Kris. Advanced geography. Oxford: Oxford University Press, 1997. p. 137. Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1325 42. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 26 Exerccio resolvido 21 Uma lata contm 450 gramas (g) de leite em p. Qual a massa do produto em quilogramas (kg)? Resoluo Sabendo que 1 kg equivale a 1.000 g, temos: 22 Uma cadeira pesa 8,5 kg. Qual sua massa em gramas? 23 Faa as seguintes transformaes: a) 20 g em quilogramas (kg) b) 15 g em miligramas (mg) c) 2,5 toneladas (t) em gramas (g) 24 Quantos gramas de medicamento existem numa caixa contendo 50 comprimidos de 200 mg cada um? Exerccio resolvido 25 A quantos mL (ou cm3 ) corresponde o volume de 3,5 litros de gua? Resoluo Sabendo que 1 litro (L) corresponde a 1.000 mL (ou cm3 ), temos: 26 Quantos litros de gasolina transporta um caminho com 4,5 m3 do combustvel? (Dado: 1 m3 1.000 litros.) 27 Faa as seguintes transformaes: a) 1,82 litros em mililitros b) 250 cm3 em litros c) 15 L em m3 1.000 g 1 kg 450 g x x 0,450 kg 1 L 1.000 mL 3,5 L x x 3.500 mL a) O que grandeza? b) O que unidade? c) Quais so as unidades de tempo, massa e comprimento no Sistema Internacional de Unidades (SI)? d) Quais so as unidades usuais de volume? e) O que densidade? REVISO Responda em seu caderno ATIVIDADES PRTICAS EXERCCIOS Registre as respostas em seu caderno ATENO: No cheire nem experimente substncia alguma utilizada nesta atividade. 1a Materiais 1 copo grande (ou um frasco de vidro), de boca larga ou de plstico transparente, com capacidade para 300 mL ou mais 1 jarra medidora 1 colher de sopa de sal de cozinha 1 ovo gua Procedimento Coloque cerca de 200 mL de gua no copo e adicione, cuidadosamente, o ovo. Observe e faa um desenho, em seu caderno, do que acontece. Retire o ovo do copo com gua com cuidado. Adicione o sal ao copo com gua. Agite bem e recoloque o ovo no copo. Observe e faa, em seu caderno, um desenho do que acontece. Analise as observaes e os desenhos feitos. Perguntas 1) No incio, utilizando apenas a gua e o ovo, quem apresentou maior densidade? 2) O ovo permaneceu na mesma posio inicial quando foi adicionado sal gua? O que mudou? Por qu? 3) O que poderia ser alterado para que o ovo ficasse no meio da soluo? 2a Materiais 1 canudinho de refrigerante massa de modelar 1 copo contendo 100 mL de gua 1 copo contendo 100 mL de leo 1 copo contendo 100 mL de vinagre 1 caneta de retroprojetor ou pedaos de fita adesiva Procedimento Tampe bem a extremidade do canudinho com uma bolinha de massa de modelar (este ser o seu densmetro). Mergulhe seu densmetro no copo con- tendo gua. Faa uma marca no copo, com a caneta ou a fita adesiva, da posio em que a bolinha se en- contra. Observe e faa um desenho em seu caderno do que acontece. Repita o mesmo processo para os copos contendo leo e vinagre. Analise as observa- es e os desenhos feitos. Perguntas 1) As marcaes feitas nos copos foram iguais? Por qu? 2) Compare, por meio da leitura de seu densmetro, as densidades da gua, do leo e do vinagre. 3) Poderamos dizer que o ovo, no experimento ante- rior, funcionou como um densmetro? Por qu? Capitulo 02A-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1626 43. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 27Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES 30 (UFU-MG) Em condies ambientes, a densidade do mercrio de aproximadamente 13 g/cm3 . A massa des- se metal, da qual um garimpeiro de Pocon (MT) neces- sita para encher completamente um frasco de meio litro de capacidade, de: a) 2.600 g c) 4.800 g e) 7.400 g b) 3.200 g d) 6.500 g 32 (Mackenzie-SP) No preparo de uma limonada em duas etapas, foram feitas as seguintes observaes: 28 (Osec-SP) Densidade uma propriedade definida pela relao: a) massa/presso d) presso/temperatura b) massa/volume e) presso/volume c) massa/temperatura Exerccio resolvido 29 (FMU/Fiam-Faam/Fisp-SP) Um vidro contm 200 cm3 de mercrio de densidade 13,6 g/cm3 . A massa de mercrio contido no vidro : a) 0,80 kg c) 2,72 kg e) 6,8 kg b) 0,68 kg d) 27,2 kg Resoluo Dizer que a densidade do mercrio 13,6 g/cm3 significa dizer que 1 cm3 de mercrio pesa 13,6 g. Da surge a relao: 1 cm3 mercrio 13,6 g 200 cm3 mercrio x x 2.720 g ou 2,72 kg Alternativa c Exerccio resolvido 31 (UFPE) Para identificar trs lquidos de densida- des 0,8, 1,0 e 1,2 o analista dispe de uma pe- quena bola de densidade 1,0. Conforme a posio das bolas apresentadas no desenho a seguir, pode- mos afirmar que: 1 2 3 a) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre- sentam densidades 0,8, 1,0 e 1,2. b) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre- sentam densidades 1,2, 0,8 e 1,0. c) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre- sentam densidades 1,0, 0,8 e 1,2. d) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre- sentam densidades 1,2, 1,0 e 0,8. e) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre- sentam densidades 1,0, 1,2 e 0,8. Resoluo Na proveta 1, a bola mais densa que o lquido, pois afundou. Conseqentemente, o lquido me- nos denso que a bola (densidade 1). Na proveta 2, a bola no afunda nem flutua, provando que o lquido e a bola tm a mesma densidade (d 1). Na proveta 3, a bola flutua, provando que o lquido mais denso que a bola (d 1). Alternativa a Das observaes 1 e 2, pode-se concluir que a densidade da semente : a) menor que a densidade do suco de limo mais gua. b) menor que a densidade do suco de limo mais gua e acar. c) igual densidade do suco de limo. d) maior que a densidade do suco de limo mais gua e acar. e) igual densidade da gua mais acar. 33 (UFMG) Em um frasco de vidro transparente, um estudan- te colocou 500 mL de gua e, sobre ela, escorreu vagaro- samente, pelas paredes in- ternasdorecipiente,500 mL de etanol. Em seguida, ele gotejou leo vegetal sobre esse sistema. As gotculas formadas posicionaram-se na regio interfacial, confor- me mostrado nesta figura: Considerando-se esse ex- perimento, correto afirmar que: a) a densidade do leo menor que a da gua. b) a massa de gua, no sistema, 10 vezes maior que a de etanol. c) a densidade do etanol maior que a do leo. d) a densidade da gua menor que a do etanol. 34 (Enem-MEC) Um estudo sobre o problema do desem- prego na Grande So Paulo, no perodo 1985-1996, rea- lizado pelo Seade-Dieese, apresentou o seguinte grfico sobre taxa de desemprego: 1a etapa mistura I Ao se espremer o limo sobre a gua, uma semen- te escapou e caiu no copo. 1a observao A semente imediatamen- te afundou na mistura. Pela anlise do grfico, correto afirmar que, no perodo considerado: a) a maior taxa de desemprego foi de 14%. b) a taxa de desemprego no ano de 1995 foi a menor do perodo. c) a partir de 1992, a taxa de desemprego foi decrescente. d) no perodo 1985-1996, a taxa de desemprego esteve entre 8% e 16%. e) a taxa de desemprego foi crescente no perodo com- preendido entre 1988 e 1991. Fonte: SEP, Convnio Seade-Dieese. Gotculas de leo Regio interfacial 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 16,0% 14,0% 12,0% 10,0% 8,0% 6,0% Mdias anuais da taxa de desemprego total Grande So Paulo 1985-1996 2a etapa mistura II Na mistura obtida, dissol- veram-se trs colheres de acar. 2a observao A semente subiu para a superfcie do lquido. Capitulo 02A-QF1-PNLEM 29/5/05, 18:1327 44. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 28 Analisando-se o grfico, pode-se concluir que a densida- de da gua: a) cresce com o aumento do volume. b) varia linearmente com a temperatura. c) no varia com a temperatura. d) mnima a 0 C. e) mxima a 4 C. 39 (Enem-MEC) Para convencer a populao local da inefi- cincia da Companhia Telefnica Vilatel na expanso da oferta de linhas, um poltico publicou no jornal local o grfico I, abaixo representado. A companhia Vilatel res- pondeu publicando dias depois o grfico II, em que pre- tende justificar um grande aumento na oferta de linhas. O fato que, no perodo considerado, foram instaladas, efetivamente, 200 novas linhas telefnicas. Exerccio resolvido 35 (FMU/Fiam-Faam/Fisp-SP) O esquema representa trs tubos de ensaio de mesmo dimetro, contendo cada um a mesma massa dos seguintes lquidos incolores: gua, acetona e clorofrmio. Dadas as densidades: dgua 1,00 g/cm3 ; dacetona 0,80 g/cm3 ; dclorofrmio 1,4 g/cm3 , pode- mos afirmar que os tubos I, II e III contm, respecti- vamente: a) acetona, gua e clorofrmio. b) acetona, clorofrmio e gua. c) gua, clorofrmio e acetona. d) clorofrmio, gua e acetona. e) clorofrmio, acetona e gua. Resoluo De acordo com a definio de densidade d m V , conclui-se matematicamente que, para massas iguais, a densidade ser tanto menor quanto maior for o volume do lquido. Considerando que os volumes vo crescendo na ordem das figuras I, II e III, con- cluiremos que as densidades iro decrescer nessa mesma ordem. Alternativa d IIIIII 36 (UFPE) Em um bquer com 100 mL de gua, so coloca- dos 20 mL de leo vegetal, um cubo de gelo e uma barra retangular de alumnio. Qual das figuras melhor representa a aparncia dessa mistura? a) b) c) d) e) 37 (UFPI) Em uma cena de um filme, um indivduo corre carregando uma maleta tipo 007 (volu- me de 20 dm3 ) cheia de barras de um certo me- tal. Considerando que um adulto de massa mdia (70 kg) pode des- locar, com uma certa ve- locidade, no mximo o equivalente sua prpria massa, indique qual o metal contido na maleta, observando os dados da tabela. (Dado: 1 dm3 1 L 1.000 cm3 ) a) Alumnio c) Prata e) Ouro b) Zinco d) Chumbo 38 (Fatec-SP) O volume ocupado por qualquer amostra de gua depende da temperatura da amostra. O grfico a seguir representa a variao do volume de certa amostra de gua em funo da sua temperatura. V (mL) T (C)0 1 2 3 4 5 6 7 Analisando os grficos, pode-se concluir que: a) o grfico II representa um crescimento real maior do que o do grfico I. b) o grfico I apresenta o crescimento real, sendo o II incorreto. c) o grfico II apresenta o crescimento real, sendo o gr- fico I incorreto. d) a aparente diferena de crescimento nos dois grficos decorre da escolha das diferentes escalas. e) os dois grficos so incomparveis, pois usam escalas diferentes. 2.200 Jan. N total de linhas telefnicas 2.150 2.100 2.050 2.000 2.200 2.150 2.100 2.050 Jan. Abr. Ago. Dez. Abr. Ago. Dez. 2.000 Grfico II Grfico I N total de linhas telefnicas Densidade em g/cm3 Alumnio 2,7 Zinco 7,1 Prata 10,5 Chumbo 11,4 Ouro 19,3 EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostas em seu caderno Capitulo 02B-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1728 45. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 29Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES 6 SUBSTNCIA PURA (OU ESPCIE QUMICA) Uma pessoa reconhecida por suas caractersticas fsicas: fisionomia, massa, altura, cor da pele, cor dos olhos etc. Consideran- do que a populao de um pas muito grande, o governo criou a cdula de identidade para facilitar a identificao das pessoas. Lembre-se tambm de que, para melhorar a identificao das pes- soas, foram criados vrios outros sistemas de identificao. Por exemplo: CPF (Cadastro de Pessoas Fsicas) foi criado pela Secretaria da Fazenda para identificar os contribuintes do Imposto de Renda; CRM (Conselho Regional de Medicina) d a cada mdico seu nmero de identificao; OAB (Ordem dos Advogados do Brasil) d a cada advogado seu nmero de identificao. Pois bem, a quantidade de materiais diferentes existente no mun- do tambm enorme. obrigao da Qumica reconhecer e identifi- car cada um desses materiais. As propriedades gerais da matria (massa e volume), sendo comuns a todo e qualquer material, no se prestam a essa identificao. As propriedades organolpticas (cor, sabor, odor etc.) tambm no, pois so de aplicao perigosa. Deve-se, ento, recorrer s chamadas propriedades especficas, que so par- ticulares e exclusivas de cada material. J falamos, em pginas anteriores, no ponto de fuso (P.F.), no ponto de ebulio (P.E.) e na densidade dos materiais. Todas essas medidas, como tm valores fixos e constantes para cada material, so denominadas constantes fsicas dos materiais. Muitas outras constan- tes fsicas nos ajudam a identificar, com maior preciso, cada material, como, por exemplo: calor especfico a quantidade de calor necessria para aumentar em 1 C a temperatura de 1 g do material (1 g de gua, por exemplo, necessita de 1 caloria para ter sua temperatura aumentada de 1 C; dizemos, ento, que o calor especfico da gua 1 cal/g C); solubilidade a maior massa (por exemplo, em gramas) do material que podemos dissolver em dada quantidade de um lquido (geralmente expressa em litros), a dada temperatura (por exem- plo, podemos dissolver, no mximo, 365 g de sal comum em 1 L de gua a 20 C). Quando um material apresenta constantes fsicas bem definidas e invariveis, conclumos que se trata de matria isenta de outros materiais e a denominamos substncia pura. Assim, temos a seguinte definio: Substncia pura (ou simplesmente substncia, ou, ainda, espcie qumica) um material nico, isento de outros materiais e que apresenta constantes fsicas bem definidas. 40 (Enem-MEC) O nmero de indivduos de certa popula- o representado pelo grfico ao lado. Em 1975, a populao tinha um tamanho aproximada- mente igual ao de: a) 1960 b) 1963 c) 1967 d) 1970 e) 1980 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1940 1950 1960 1970 1980 1990 Nmerodeindivduos(1.000) t (anos) CIDCID Capitulo 02B-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:1829 46. Reproduoproibida.Art.184doCdigoPenaleLei9.610de19defevereirode1998. 30 Por exemplo: As constantes fsicas so catalogadas em livros e tabelas especiais. Os qumicos se baseiam nelas tanto para identificar as substncias como tambm para constatar sua pureza. Por esse motivo, dizemos que as constantes fsicas so utilizadas como critrios de pureza das substncias qumicas. Sempre que uma substncia extrada da natureza ou produzida num laboratrio, determinam- se suas constantes fsicas. Desse modo, ficamos sabendo se ela uma substncia nova ou j conhecida. Sendo conhecida, temos tambm uma idia de sua pureza. Ao contrrio das substncias puras, as misturas no apresentam constantes fsicas definidas. 41 (UFMG) Uma amostra de uma substncia pura X teve algumas de suas propriedades determinadas. Todas as alternativas apresentam propriedades que so teis para identificar essa substncia, exceto: a) densidade. b) massa da amostra. c) solubilidade em gua. d) temperatura de ebulio. e) temperatura de fuso. 42 (Fuvest-SP) Quais das propriedades a seguir so as mais indicadas para verificar se pura uma certa amostra sli- da de uma substncia conhecida? a) cor e densidade b) cor e dureza c) ponto de fuso e densidade d) cor e ponto de fuso e) densidade e dureza 43 (Mackenzie-SP) O valor do ponto de ebulio determi- nado experimentalmente numa amostra de uma certa substncia mostrou-se maior do que o valor encontrado Identificao da gua Lquido incolor Ponto de fuso 0 C Ponto de ebulio 100 C ao nvel do mar Densidade 1 g/cm3 a 4 C ao nvel do mar Calor especfico 1 cal/g C Identificao do sal