Química na Abordagem do Cotidiano - 1

Qumicana abordagem do cotidiano

Qumica Geral e Inorgnica

1Volume

4a edio

So Paulo, 2006

Componente curricular: QumiCa

Francisco miragaia Peruzzo Licenciado em Qumica pela Faculdade de Filosofia, Cincias e Letras de Araraquara.

Professor de Qumica em escolas de ensino mdio.

Eduardo Leite do CantoLicenciado em Qumica pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

Doutor em Cincias pelo Instituto de Qumica da Universidade Estadual de Campinas. Professor de Qumica em escolas de ensino mdio.

Frontis PNLEM_Quimica Canto 1 LA.indd 1 22/03/2010 10:43:45

Ttulo original: Qumica na abordagem do cotidiano Francisco Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite do Canto 2006

Coordenao editorial: Rita Helena BrckelmannEdio de texto: Luis Fernando Furtado (coordenao), Renata Rosenthal e Rebeca YatsuzukaAssistncia editorial: Josy Malone Simes Gomes, Maria Anglica Moreira Fernandes, Fabiana AsanoConsultoria didtico-pedaggica: Anna Canavarro BeniteCoordenao de design e projetos visuais: Sandra Botelho de Carvalho HommaProjeto grfico: Marta Cerqueira Leite, Ulha Cintra Comunicao Visual e

Arquitetura Ltda.Capa: Everson de Paula Fotos: Rolo de arame de cobre. Ken Davies/Masterfile; Utenslios de

cobre. Photocuisine/Corbis-LatinstockCoordenao de produo grfica: Andr Monteiro, Maria de Lourdes RodriguesCoordenao de arte: Wilson Gazzoni AgostinhoEdio de arte: Wilson Gazzoni AgostinhoEditorao eletrnica: Setup Bureau Editorao EletrnicaCoordenao de reviso: Elaine Cristina del NeroReviso: Afonso N. Lopes, Ana Maria C. Tavares, Jos Alessandre da Silva Neto, Viviane T. MendesCoordenao de pesquisa iconogrfica: Ana Lucia SoaresPesquisa iconogrfica: Camila DAngelo, Flvia Aline de Morais, Maria Magalhes Coordenao de bureau: Amrico JesusTratamento de imagens: Evaldo de Almeida, Fabio N. PrecendoPr-impresso: Helio P. de Souza Filho, Marcio Hideyuki KamotoCoordenao de produo industrial: Wilson Aparecido TroqueImpresso 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 03303-904Vendas e Atendimento: Tel. (0_ _11) 2602-5510

Fax (0_ _11) 2790-1501www.moderna.com.br

2010Impresso no Brasil

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) (Cmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Peruzzo, Francisco Miragaia Qumica na abordagem do cotidiano / FranciscoMiragaia Peruzzo, Eduardo Leite do Canto. 4. ed. So Paulo : Moderna, 2006.

Obra em 3 v. Contedo : V. 1 Qumica geral e inorgnica V. 2. Fsico-qumica V. 3 Qumica orgnica Bibliografia.

1. Qumica (Ensino mdio) I. Canto, EduardoLeite do. II. Ttulo.

06-5801 CDD-540-7

ndices para catlogo sistemtico:1. Qumica : Ensino mdio 540-7

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Apresentao

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Este livro, fruto de vrios anos de trabalho e de pesquisa, integra uma coleo em trs volumes destinada ao ensino de Qumica no Ensino Mdio. A obra pretende auxiliar o aluno a compreender conceitos, aprimorar o letramento cientfico e de-senvolver competncias cientficas desejveis a qualquer cidado.

Cada captulo se inicia com uma foto relacionada ao tema, seguida de uma lista dos principais contedos conceituais nele abordados. A imagem de abertura muitas vezes tem relao com o dia a dia, de modo a propiciar um ponto de partida motivador e instigar o desejo de aprender uma cincia extremamente vinculada realidade. Na segunda pgina do captulo, a atividade em grupo denominada O que voc pensa a respeito?permite um debate acerca das concepes prvias dos estudantes sobre assuntos liga-dos ao captulo. Tambm nessa segunda pgina encontra-se o texto organizador Pare e situe-se!, no qual se comenta a relao do captulo com o que j foi estudado e/ou sua insero na Qumica e sua importncia.

No desenvolvimento dos contedos ao longo dos captulos, nesta nova edio, mo-dificaes foram realizadas. A utilizao de imagens (fotos, esquemas, diagramas etc.) foi incrementada. Os exerccios foram atualizados, contemplando os vestibulares das diversas regies brasileiras. Eles aparecem agora em duas sees: Exerccios essenciais e Exerccios adicionais. Os essenciais so inseridos logo aps um bloco de teoria e podem ser utilizados em classe e/ou como tarefa, a critrio do(a) professor(a). Os adicionais vm logo em seguida e tm por meta revisar o tema, estabelecer inter-relaes e aplicar conceitos a novas situaes, mais elaboradas.

Aspectos relacionados s descobertas cientficas, s modernas linhas de pesquisa e suas aplicaes tecnolgicas ou sua presena no cotidiano so apresentados na nova seo Informe-se sobre a Qumica, ao final dos captulos. As atividades da seo Voc entendeu a leitura? propiciam o trabalho em grupo na interpretao das informaes apresentadas, na aplicao de suas informaes a outras situaes, na percepo de relaes interdis-ciplinares e no estabelecimento de ligaes com a vida cotidiana. A seo Reavalie o que voc pensa a respeito, que fecha cada captulo, proporciona a retomada das concepes prvias, sua reformulao e a percepo do aprendizado realizado.

Novos mapas conceituais foram acrescentados para encadear conceitos relevantes. Entre eles, mapas de pgina inteira constituem a nova seo Estabelea conexes, inserida ao final de diversos captulos e que trata das relaes entre conceitos fundamentais da Qumica. Ao final do livro, outro mapa conceitual de pgina inteira oferece uma possvel viso geral dos principais temas do volume.

Como nas edies anteriores, procuramos primar pela linguagem correta e acessvel, mantendo sempre o necessrio rigor na exposio de fatos, conceitos, definies, prin-cpios, leis e teorias. Grande esforo foi realizado na busca de dados corretos e para que as convenes cientficas em vigor sejam sempre seguidas na obra.

Agradecemos aos professores que nos tm honrado com o uso desta obra em suas edies anteriores e, com muita satisfao, apresentamos esta nova edio, cujo objetivo continua sendo o de tornar eficiente e prazeroso o ensino e o aprendizado da fantstica cincia que a Qumica.

Os autores

Estrutura dos captulos deste livro

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Na abertura do captulo apresenta-se um resumo dos principais contedos a serem abordados.

Todo captulo inicia-se com uma foto com o objetivo de contextualizar o assunto que ser tratado.

As atividades esto divididas em duas sees: Exerccios essenciais, que permitem uma fi xao imediata do assunto trabalhado, e Exerccios adicionais de aprofundamento.

Um texto no comeo de cada captulo trata do tema abordado em termos gerais, fazendo co-nexes com o cotidiano ou temas estudados em outros captulos.

Uma atividade em grupo inicia o captulo. Discuta com seus colegas as relaes entre a Qumica e a imagem mostrada.

Este cone aparece em sees nas quais atividades em grupo so oportunas.

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Fotografias so amplamente utilizadas para contextualizar os assuntos tratados e ilustrar aspectos experimentais.

Avisos de segurana alertam sobre perigos potenciais no manuseio de reagentes e equipamentos.

Os captulos so permeados por uma variedade de quadros contendodefinies, complementaes da teoria, aplicaes cotidianas e dicas para facilitar a aprendizagem.

Textos dos autores, de jornais de circulao nacional, de agncias de notcias e de livros de divulgao cientfi ca so utilizados nessa seo de leitura. Atividades sobre o tema se-guem a leitura.

Reavalie e, quando for o caso, reformule suas respostas dadas atividade de abertura do captulo.

No encerramento de um captulo ou conjunto de captulos, voc motivado a interpretar e com-pletar no caderno um dos possveis mapas con-ceituais envolvendo a temtica em questo.

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Sumrio

Captulo 1 Introduo ao estudo da Qumica ......... 08 1. Aprender Qumica para o exerccio da cidadania ... 10

2. Os vrios aspectos da Qumica ............................... 11 3. Breve panorama histrico ........................................ 13

Informe-se sobre a Qumica A Qumica dinmica .... 15

Captulo 2 Substncias qumicas ............................. 17 1. Mudanas de estado fsico ...................................... 19

2. Curva de aquecimento e curva de resfriamento ....... 19

3. Ponto de fuso (PF) e ponto de ebulio (PE) ........... 20

4. Previses a partir dos valores de PF e PE ................. 20

5. Matria .................................................................... 23

6. Densidade ............................................................... 25

7. Substncias qumicas .............................................. 29

8. Substncias puras misturas ................................... 30

9. Processos de separao (fracionamento) de misturas . 35

10. Materiais de laboratrio e segurana ....................... 39

Informe-se sobre a Qumica Destilao: a arte de extrair virtudes ............................................................. 44

Estabelea conexes ...................................................... 47

Exerccios essenciais: 21, 25, 28, 33, 42

Exerccios adicionais: 22, 28, 34, 43

Captulo 3 Introduo ao conceito de reao qumica 48 1. O conceito de reao qumica ................................ 50

2. Exemplos de reao qumica ................................... 51

3. Reagentes e produtos .............................................. 54

4. Reaes de decomposio ...................................... 55

5. Substncias simples substncias compostas .......... 57

6. O conceito de elemento qumico, segundo Boyle ... 58

7. A Lei da Conservao da Massa, de Lavoisier .......... 58

8. A Lei das Propores Constantes, de Proust. ............ 59

Informe-se sobre a Qumica Antoine Laurent Lavoisier ............................................................. 62

Exerccios essenciais: 54, 57, 60

Exerccios adicionais: 61

Captulo 4 Do macroscpico ao microscpico: tomos e molculas ................................... 64

1. A Teoria Atmica de Dalton..................................... 66

2. Reformulao do conceito de elemento. Distino entre elemento e substncia simples ........ 68

3. Equao qumica ..................................................... 71

4. Explicao para as leis de Lavoisier e de Proust ....... 72

5. Os nveis de trabalho da Qumica ........................... 73

Informe-se sobre a Qumica tomos e molculas: entidades de um mundo quase alm da imaginao ....... 76


Exerccios essenciais: 69, 74 Exerccios adicionais: 70, 75

Captulo 5 Introduo estrutura atmica ............. 78 1. A natureza eltrica da matria ................................. 80

2. Modelo atmico de Rutherford ................................ 81

3. ons ......................................................................... 89

Informe-se sobre a Qumica O que nanotecnologia? 93 Exerccios essenciais: 83, 87, 91 Exerccios adicionais: 84, 88, 92

Captulo 6 Noo mais detalhada da estrutura atmica .................................................. 96

1. Espectros atmicos .................................................. 98

2. Modelo atmico de Bohr ......................................... 100

3. Algumas aplicaes do modelo de Bohr .................. 101

4. Modelo de subnveis de energia .............................. 104

Informe-se sobre a Qumica Protena fluorescente revolucionou Biologia ..................................................... 110



Exerccios adicionais: 104, 107, 109

Captulo 7 A tabela peridica dos elementos ......... 113 1. Estrutura da tabela peridica ................................... 115

2. Configurao eletrnica e tabela peridica ............. 122

3. Algumas propriedades peridicas dos elementos ..... 128

Informe-se sobre a Qumica Breve histria da tabela peridica moderna .......................................... 135



Exerccios adicionais: 120, 126, 133

Captulo 8 Ligaes qumicas interatmicas .......... 140 1. Os trs tipos de ligao qumica interatmica ......... 142

2. Os gases nobres e a regra do octeto ........................ 143

3. Ligao inica ......................................................... 144

4. Ligao covalente ................................................... 150

5. Ligao metlica ..................................................... 156

6. Comparando as substncias inicas, moleculares e metlicas .......................................... 158

Informe-se sobre a Qumica Por que algumas substncias conduzem corrente eltrica e outras no? .... 161

Estabelea conexes ...................................................... 163 Exerccios essenciais: 148, 154, 158 Exerccios adicionais: 149, 156, 159

Captulo 9 Geometria molecular e ligaes qumicas intermoleculares ................... 164

1. Geometria molecular .............................................. 166

2. Polaridade de ligaes............................................. 169

3. Polaridade de molculas ......................................... 174

4. Polaridade e solubilidade ........................................ 177

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5. Ligaes intermoleculares ....................................... 179 6. Foras intermoleculares e ponto de ebulio ........... 183 Informe-se sobre a Qumica Alotropia ......................... 186 Estabelea conexes ...................................................... 189 Exerccios essenciais: 169, 172, 176, 178, 182, 184 Exerccios adicionais: 173, 177, 183, 185

Captulo 10 Condutividade eltrica de solues aquosas .......................... 190

1. Algumas solues conduzem corrente eltrica ........ 192 2. Dissociao inica e ionizao ............................... 192 3. Solues eletrolticas e solues no eletrolticas .... 194 4. Comparando os comportamentos estudados ........... 195 Informe-se sobre a Qumica O emprego de

parmetros fsicos e qumicos para a avaliaoda qualidade de guas naturais ....................................... 199

Exerccios essenciais: 197 Exerccios adicionais: 198

Captulo 11 Princpios da Qumica Inorgnica ..... 200 1. Conceituao de cidos e de bases ......................... 202 2. cidos ..................................................................... 206 3. Bases ....................................................................... 213 4. Sais ......................................................................... 218 5. cidos, bases e sais como eletrlitos ....................... 228 6. xidos: defi nio e nomenclatura ........................... 235 Informe-se sobre a Qumica Hidrxido de ltio salva

astronautas ..................................................................... 250 Estabelea conexes ...................................................... 251 Exerccios essenciais: 206, 208, 210, 213, 216, 221, 225,

232, 237, 239, 243, 247, 249 Exerccios adicionais: 209, 211, 213, 217, 222, 225, 233,

237, 239, 244, 247, 249

Captulo 12 Algumas reaes inorgnicas de importncia .................................. 252

1. Quatro tipos importantes de reao ......................... 254 2. Reaes de deslocamento ....................................... 258 3. Reaes de dupla troca ........................................... 265 4. Equaes qumicas na forma inica ........................ 273 Informe-se sobre a Qumica Aquecendo-se sob as

luzes da ribalta ............................................................... 275 Estabelea conexes ...................................................... 277 Exerccios essenciais: 256, 262, 264, 267, 271, 274 Exerccios adicionais: 257, 262, 264, 267, 272, 274

Captulo 13 Mol .................................................... 278 1. Estabelecendo relao entre massa e quantidade .... 280 2. Massa atmica de um elemento e massa molecular 283 3. Massa de ons .......................................................... 285 4. A grandeza quantidade de matria

e a Constante de Avogadro ...................................... 287

5. Quantidade de matria (n) ....................................... 287

6. Constante de Avogadro (NA) .................................... 292

7. Massa molar (M) ...................................................... 294

8. Mol e massa molar na determinao de frmulas .... 298

Informe-se sobre a Qumica Tentando avaliara dimenso da Constante de Avogadro ............................ 305

Estabelea conexes ...................................................... 306 Exerccios essenciais: 285, 290, 293, 296, 299, 302 Exerccios adicionais: 286, 291, 294, 297, 299, 304

Captulo 14 O comportamento fsico dos gases .... 307 1. Consideraes iniciais ............................................. 309

2. Transformaes envolvendo massa fi xa de gs ........ 313

3. Equao geral dos gases .......................................... 328

4. Volume molar dos gases .......................................... 330

5. O Princpio de Avogadro ......................................... 331

6. Lei do Gs Ideal ...................................................... 334

7. Misturas gas osas ...................................................... 341

8. Densidade de gases ................................................. 347

Informe-se sobre a Qumica Pressurizao de cabinede a vio .......................................................................... 351


Exerccios essenciais: 312, 316, 322, 326, 328, 332, 339, 345, 349

Exerccios adicionais: 317, 327, 329, 333, 340, 345, 350

Captulo 15 Aspectos quantitativos das reaes qumicas ......................... 354

1. Relaes estequiomtricas fundamentais ................ 356

2. Relaes estequiomtricas com volume de gs ...... 365

3. Reagente limitante e reagente em excesso .............. 372

4. Reagentes que contm impurezas ....................... 376

5. Reaes que no apresentam rendimento total ....... 378

Informe-se sobre a Qumica Mudanas climticas ....... 382


Exerccios essenciais: 360, 362, 364, 369, 373, 377, 380 Exerccios adicionais: 361, 363, 365, 370, 375, 378, 381

Mapa conceitual Qumica Geral e Inorgnica ...... 386

Apndices A. Tabela de ctions e de nions .................................. 387 B. Potncias de dez e notao cientfi ca ...................... 388 C. Algumas unidades, seus mltiplos e submltiplos ... 389

Respostas ................................................................. 390

Siglas de vestibulares ............................................... 397

ndice remissivo ...................................................... 400

Bibliografi a .............................................................. 405

Tabela peridica ...................................................... 408

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1CAPTULO

Alguns contedos importantes:

Linguagem cientfica como meio facilitador da comunicao

Carter experimental da Qumica

Pesquisa pura 3 pesquisa aplicada

A Qumica relaciona-se a outras Cincias (carter interdisciplinar)

Breves noes da evoluo da Qumica ao longo do tempo

Distino entre observaes qualitativas e quantitativas

Distino entre lei e teoria

Noes sobre mtodo cientfico

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comum ouvirmos pessoas dizerem preferir po sem qumica. E voc, prefere po com qumica ou po sem qumica?

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Captulo 1Introduo ao estudo da Qumica

Pare e situe-se! Texto introdutrio ao captulo

O que voc pensa a respeito? Resolva em seu caderno Sondagem de concepes prvias

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Na lista abaixo esto relacionados alguns termos e conceitos. Indique no seu caderno aqueles que voc julga que estejam relacionados imagem e justifique sua escolha. Discuta com seus colegas e apresente as concluses ao professor.

reprodutibilidade(deumexperimento)

pesquisapura

pesquisaaplicada

Alquimia

teoria

observaesexperimentais

Qumica, Fsica, Biologia, Matemtica e Astronomia so exemplos de Cincias Naturais. O substantivo cincia designa um modo organizado de trabalho que visa ao estudo de algo, e o adjetivo natural referente natureza.

Assim, Cincias Naturais so aquelas cincias que tm por finalidade estudar objetos e fenmenos (acontecimentos) da natureza, quer esses fenmenos sejam observados em ambientes naturais, quer sejam produzidos ou reproduzidos em ambientes artificiais (isto , ambientes criados pelo ser humano), como o caso dos laboratrios.

As Cincias Naturais tm um modo organizado de trabalho que permite a criteriosa observao dos fenmenos, a interpretao das observaes e, em determinados mo-mentos, a proposio de explicaes para os fenmenos.

difcil apresentar uma definio rpida e simples para a Qumica. De modo simplis-ta, podemos dizer que ela a Cincia Natural que visa ao estudo das substncias, da sua composio, da sua estrutura e das suas propriedades. Entre as propriedades das substncias que mais interessam aos qumicos est a tendncia de elas tomarem parte, ou no, em transformaes nas quais novas substncias so formadas a partir de outras, denominadas reaes qumicas.

Assim como as outras Cincias, a Qumica teve uma evoluo histrica at chegar ao seu estgio moderno e s suas atuais caractersticas. Ter noes de histria da Qumica ajuda a compreender melhor como certos conceitos surgiram e por que seu surgimento foi importante. Este captulo introdutrio apresenta algumas caractersticas da Qumica, esboa brevemente sua evoluo histrica e comenta, em linhas gerais, o mtodo cientfico, que permite a descoberta de leis cientficas e a proposio de teorias.

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Astronauta Bruce McCandless II em misso da nave Challenger da NASA (EUA), em 1983.

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1 Aprender Qumica para o exerccio da cidadaniaParaapopulaoemgeral,umaexpressodotipoposemqumicatransmiteaideiade

umpo isentodesubstnciasprejudiciaissade.Tentandotransmitira ideiadesejada,essaexpresso,almdeinfeliz,totalmenteincorreta,porqueaproduodopoutilizaafarinhadetrigocomomatria-primaepartedelasofreumareaoqumica(denominadafermentao).MesmosemsaberQumica,opadeiroexecuta,todososdias,essareao.

Aoutilizaraexpressoposemqumica,umapessoareveladesconhecervriascoisas:

aQumicanoumobjetoparaquepossasercolocadaemumpo.AQumicaumacincia,ouseja,umramodoconhecimentohumanoquevisacompreendermelhoralgunsfenmenosqueocorremnanaturezae/ouemlaboratrio,estudando-oscomumalinhaorganizadadetrabalho,denominadamtodo cientfico;

aofazeropo,opadeiroutilizaprocessosqumicos(reaesqumicas);

todososobjetosemateriaisexistentesnaTerra(incluindoospes)soconstitudosporsubstnciasqumicas.

Assim,oposemqumica,naverdade,umpoobtidoapartirdesubstnciasereaesqumicas,massemaadiodesubstnciasquepossamsernocivassade.

Analogamente,frasescomonotomoremdios,poiscontmmuitaqumica,alimentosenlatadosfazemmalporqueosfabricantesadicionammuitaqumicaouinstaleiemminhapis-cinaumnovosistemadetratamentototalmenteisentodequmicatambmestoincorretamenteelaboradas,poisconfundemumaimportantecinciacomsubstnciastxicasoucomprodutoseprocessos malficos ao ser humano.

Emnossodiaadiamuitofrequenteencontrarmosindicaesdesubstnciasqumicasnas embalagensde alimentos, nos frascosde cosmticos, nos rtulosdeprodutosde limpeza, nasetiquetasderoupas,nascaixasebulasderemdioseemtantosoutrosobjetos.

Daimensavariedadedeprodutoscolocadosvenda,amaioriadeles,senotodos,provmdeindstriasqumicasou,ento,entrouemcontatodurantesuamanufaturacomprodutosdelasprovenientes(porexemplo,sabes,detergentes,remdios,cremesdentais,cosmticos,plsticos,borracha,metais,papel,colas,tintas,lcool,sal,acar,vinagre,aditivosalimentares,refrigerantes,CDseDVDsetc.).Virtualmente,tudooqueencontramosvendaserelacionadealgumaformacomaindstriaqumica.Oprodutousadonasembalagenspapel,plstico,vidrooumetaleatintanelasutilizadasoobtidospormeiodeprocessosqumicos.

Osmateriaisempregadosnaconstruodecasas,prdios,automveis,avies,embarcaes,computadores e eletrodomsticos constituem outros exemplos que se relacionam com as indstrias deprocessosqumicos,nassuasmaisdiferentesmodalidadeseespecialidades.

b Notebooks e mquinas fotogrficas digitais contm materiais cuja obteno se deve, entre outros, a avanos da Qumica. Alguns exemplos so as baterias recarreg veis, o display e o monitor de cristal lquido e o s circuitos eletrnicos miniaturizados.

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Captulo 1Introduo ao estudo da QumicaR

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b O conhecimento da Qumica, assim como de muitas outras reas do saber humano, propicia um melhor entendimento do mundo e, consequentemente, ajuda a ter uma melhor qualidade de vida. Aprender nos permite exercer melhor nossos direitos e deveres de cidado.

O conhecimento da Qumica e a correta utilizao de seus princpios podem evitar problemas como o mostrado nesta foto. Rio Tiet, Pirapora do Bom Jesus, SP, 2001.

A msica tem linguagem prpria, que registrada nas partituras musicais. Da mesma maneira, a Qumica tambm tem linguagem prpria.

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Osmedicamentossosubstnciasqumicasdevidamenteextradasdanatu-rezaoufabricadasartificialmente,purificadas,dosadasecomercializadas.

Domesmomodoquesubstnciasqumicaspodemcontribuirparaobem-estar da humanidade, elas tambmpodem se usadas incorretamente (porignorncia,incompetncia,gannciaouideologiasduvidosas)acarretardo-enas,poluiodoaredasguas,desequilbriosecolgicosemortalidadedeplantas e animais.

Assim,apesardetodaaimportnciadestacinciaedesuasaplicaes,hmuitaconfusonoquedizrespeitopalavraqumica. comum ouvirmos seu nome sendo usado impropriamente como sinnimode substncias txicas,venenooupoluio.

AprenderQumicaseenvolvernumapaixonanteestudodassubstnciasaonossoredor,deondevm,quaissuaspropriedades,queutilidadespossuemequaisasvantagensouosproblemasqueeventualmentepodemtrazerhu-manidade.Aprincipalmetadestelivroajud-loacompreendermelhoralgunsconceitosfundamentaisdaQumicaesuarelaocomocotidiano.

Umcidadoparticipativoecapazdetomarasmelhoresdecisesparasieparasuacomunidadeprecisa,entreoutrascoisas,ternoesclarassobreCinciaeTecnologia.Assim,dominarosconceitoscientficosecompreenderosfenmenosquenosrodeiamsoimportantescondiesparaoexercciodacidadania.

2 Os vrios aspectos da QumicaA Qumica envolve uma linguagem prpria

Diversosramosdoconhecimentohumano,porvezes,seutilizamdecdigospara expressar as ideias de maneira concisa.

AQumica,assimcomoaMsica,aComputaoeaEletrnica(apenasparacitaralgunspoucosexemplos),utiliza-sederepresentaesquepodemseren-tendidasporqualquerpessoafamiliarizadacomelas.AolongodestecursodeQumicavocvaiadquiririnformaesquelhepermitiroentenderessalingua-gem.Assim,porexemplo,vocembrevefarleiturasdotipo:

Em equao: C(graf.) 1 O2 (g) # CO2 (g)

Em palavras: Carbono grafite reage com gs oxignio produzindo gs car-bnico.

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Ao redor do mundo, milhares de

qumicos realizam constante trabalho

experimental. Centenas de

novas descobertas so feitas a cada

ano e muitas delas provocaro

mudanas na vida das pessoas.

m A pesquisa pura permitiu a descoberta do elemento qumico silcio. A pesquisa aplicada possibilitou que, com ele, se fizessem as modernas clulas fotovoltaicas como a indicada pela seta na foto. Tais dispositivos convertem energia luminosa em energia eltrica e j so largamente usados em calculadoras portteis.

Uma sonata para piano escrita por Mozart (msico austraco) pode ser entendida e in-terpretada tanto por um pianista chins quanto por um brasileiro porque a linguagem das partituras musicais universal. O mesmo acontece com a linguagem qumica. Isso impor-tantssimo no que diz respeito comunicao cientfica ao redor do mundo.

A Qumica utiliza ferramentas de outras reas

No decorrer deste curso, voc perceber que, muitas vezes, a Qumica utiliza conceitos de outras reas, principalmente da Matemtica e da Fsica. Quando necessrio, faremos um comentrio preliminar sobre eles, para que voc possa dominar todos os pr-requisitos necessrios e entender a Qumica do ensino mdio.

O carter experimental da Qumica

Assim como acontece com as outras Cincias Naturais (Fsica, Biologia etc.), a Qumica baseia-se na observao de acontecimentos (fenmenos) da natureza. Mais do que isso, a pes-quisa qumica envolve a execuo de experincias em laboratrio e a cuidadosa observao e interpretao dos resultados.

Quando um cientista realiza algumas experincias e obtm resultados importantes, geralmente ele os publica em revistas especializadas de circulao mundial. Sua descrio deve ser precisa o suficiente para que outros cientistas possam reproduzi-las e chegar aos mesmos resultados. Caso contrrio, suas concluses no sero aceitas pela comunidade cien-tfica mundial. Assim, uma preocupao importante relacionada com as experincias a sua reprodutibilidade.

O carter puro e aplicado da QumicaUma pesquisa qumica pode estar voltada apenas para o melhor entendimento de algum

fato da natureza; nesse caso temos uma pesquisa pura. Por sua vez, ela pode estar focada em resolver um problema prtico, tratando-se, ento, de uma pesquisa aplicada.

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importantssimosalientarquenenhumprogressonessecamposerpossvelseosconceitosbsicosdaQumicanoforembemcompreendidos.Soessesconceitos,discutidosaolongodestelivro,queformamoalicercedetodooconhecimentoqumicoatual.Emborasetratedeconhecimentosbsicos,vocpoderperceberagrandediversidadedeaplicaesprticasqueelespossuem.

O carter interdisciplinar da QumicaComojdissemos,essacinciapossuicarteraplicado.Muitasvezes,paraaresoluodeum

problemaprtico,necessrioqueelaatueemconjuntocomoutrascincias.

AosealiarEngenharia,aQumicatempropiciadoaelaboraodenovosmateriais,como,porexemplo,ascermicasquesuportamaltastemperaturas,osplsticosaltamenteresistenteseos materiais supercondutores.

AMedicina,talvezamaisantigadascinciasassociadasQumica,umadasmaioresbeneficiadascomosmodernosavanosdessarea.Anualmente,sodescobertascentenasdenovassubstnciasque podem atuar como medicamentos.

TodasessasfascinantesaplicaesquedescrevemosrepresentamapenaspartedoqueexisteemtermosdeavanocientficoetecnolgicoligadoQumica.

3 Breve panorama histricoEntreasCinciasNaturais,pode-sedizerqueaQumicaumadasmaisrecentes.Astro-

nomia,FsicaeMatemticatmumahistriaqueremontaamuitossculosantesdeCristo.

NohumadataespecficaquepossamosestabelecercomoinciodaQumica.Podemosdizer,entretanto,queelassefirmoucomocincianotranscorrerdossculosXVIIeXVIII.Vamos,aseguir,darumaideiasobreisso.

3.1 A Antiguidade

Hmaisde3.500anos,osegpcios jutilizavamtcnicasemqueestavamenvolvidastransformaesqumicas.Dentreelas,podemoscitarafabricaodeobjetoscermicospormeiodocozimentodaargila,aextraodecorantesdecertosanimaisevegetais,aobtenodevinagreebebidasalcolicasnodestiladas(vinho,cerveja)eaproduodevidroedealgunsmetais.Destaca-setambmaartedaconservaodasmmias,naqualosegpciosatingiramaltograudeperfeio.

Porvoltade478a.C.,o filsofogregoLeucipo,quevivianacostanortedoMarEgeu,apresentou a primeira teoria atmica de que se temnotcia, e seudiscpuloDemcrito a aperfeioouepropagou.A ideiaenvolvidaeraaseguinte: considere,porexemplo,aareiadeumapraia.Vistadelongeelaparececontnua,porm,observadadeperto,notamosqueformadaporpequenosgros.Narealidade,todasascoisasnouniversosoformadasporgrozinhos topequenosquenopodemosenxergare,dessa forma, temosa impressodequeelassocontnuas.Aessesgrozinhosfoidadoonomedetomos(dogregoa,quesignificano,etomos,quequerdizerdivisvel).

Contudo,entreosgregos,acabarampredominandoasideiasdeoutrofilsofo,Aristte-les(384-322a.C.).Segundoele,tudoconstitudodequatroelementosbsicos:fogo,terra,ar e gua.Essamaneiradepensar influencioumuitoaevoluodaCinciaocidental,queconseguiudesvencilhar-setotalmentedessasideiassomentenosculoXVI,apartirdoqualaQumicateveconsidervelimpulso.

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3.2 Alquimia, a precursora da Qumica

ApsAristteles,aGrciapassouporumagitadoperodopo-lticoe,gradualmente,a cidadeegpciadeAlexandriaassumiualideranacientficadapoca.L,encontraram-sefrenteafrenteafi-losofiagrega,atecnologiaegpciaeasmsticasreligiesorientais.

Disso tudo nasceu a Alquimia,umamisturadecincia,arteemagia,que floresceudurantea IdadeMdia, tendoumaduplapreocupao: a buscado elixirda longavida, quegarantiria aimortalidadeeacuradasdoenasdocorpo,eadescobertadeummtodoparaa transformaodemetais comunsemouro (trans-mutao),queocorrerianapresenadeumagenteconhecidocomopedrafilosofal.

Aprocurapeloouronoeramotivadaporrazeseconmicas,mas porque ele, devido resistncia corroso, representava aperfeiodivina.Contudo,muitos charlates se aproveitaramdeencenaessimulandoatransmutaoparaenriquecercustadaboa-fdealgunsadeptosdaAlquimia.

NaChina,asespeculaesdosalquimistasconduziramaodomniodemuitastcnicasdemetalurgiaedescobertadaplvora.Oschine-sesforamosinventoresdosfogosdeartifcioeosprimeirosausaraplvoraemcombatesnosculoX.

NenhumdosdoisobjetivosdaAlquimiafoiatingido,contudo,muitosprogressosnoco-nhecimentodassubstnciasprovenientesdemineraisevegetaisforamobtidosnoOcidenteenoOriente.Prepararam-sesubstnciascomo,porexemplo,cidontrico(chamadonapocade aqua fortis)ecidosulfrico(oleum vitriolum).Materiaisdelaboratrioforamsendogradual-menteaperfeioados.

NosculoXVI,osuoTheophrastusBombastusParacelsuspropsqueaAlquimiadeveriapreocupar-seprincipalmentecomoaspectomdicoemsuasinvestigaes.(Issoficouconhecidocomo Iatroqumica.)Segundoele,osprocessosvitaispodiamserinterpretadosemodificadoscomousode substnciasqumicas.Suacontribuionodiagnsticoeno tratamentodealgumasdoenasfoidignadenota.

3.3 Da Alquimia surge a Qumica

Em1597,oalemoAndreasLibaviuspublicouolivroAlchemia,noqualafirmavaqueaAlqui-mia tem por objetivo a separao de misturas em seus componentes e o estudo das propriedades desses componentes.

Em1661,oirlandsRobertBoylepublicouThe sceptical chemist(O qumico cticocticosig-nificadesconfiado,quesacreditamedianteprovas),noqualatacavaviolentamenteaconcepoaristotlicadequatroelementos.ParaBoyle,elemento tudo aquilo que no pode ser decomposto por nenhum mtodo conhecido.Essesdoislivrossoconsiderados,poralgunsestudiosos,omarcoinicialdaQumica.

HoutrosestudiososquecreditamaAntoineLaurentLavoisieromritodeseropaidaQumica.Ostrabalhosdessecientistafrancs,realizadosnosculoXVIII,deramQumicabasesmaisslidas.Elerealizouexperimentoscontroladosenvolvendomedidasdamassadefrascos(incluindoadosmateriaisnelescontidos)antesedepoisdeaconteceremreaesqumicasden-

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Reconstruo de um laboratrio alqumico da Idade Mdia. Collegium Maius, Cracvia, Polnia, em 2001.

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Captulo 1Introduo ao estudo da Qumica

Informe-se sobre a Qumica

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Alguns recentes progressos da pesquisa qumica aplicada:

A Chip plstico para identificao por radiofrequncia (RFID), usado em lojas para evitar furto de mercadorias. Tais dispositivos tambm podem armazenar informaes, como preo e data de validade.

B Caneca revestida com camada de material termocrmico (muda de cor com a temperatura). medida que o lquido quente provoca seu aquecimento, a colorao escura passa a transparente, revelando a imagem que existe na camada abaixo dela.

A B

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A Qumica dinmica

Um cientista decidido a atuar em certo ramo da Qumica precisa, antes de mais nada, estudar o que j se descobriu a respeito do assunto escolhido. A partir da, deve decidir qual ser o problema a investigar e elaborar experincias de laboratrio, que lhe permitiro executar observaes experimentais. Essas observaes podem ser de dois tipos:

qualitativas: aquelas que no envolvem dados numricos;

quantitativas: as que provm de medidas, com a utilizao de instrumentos, e constituem-se de dados numricos.

Aps a execuo das experincias, possvel notar quais as regularidades observadas e, a partir delas, enunciar um princpio ou uma lei, ou seja, uma frase ou uma equao matemtica que expresse a regularidade observada.

Em seguida, pode-se apresentar uma teoria, ou seja, uma proposta de explicao para os fatos experimentais e as leis. Uma teoria considerada satisfatria quando, ao ser testada em novas situaes, obtm sucesso em suas previses. Quando tal sucesso no conseguido, ela deve ser modificada ou, dependendo do caso, aban-donada e substituda por outra melhor.

Todo esse processo no para de acontecer. A Qumica uma Cincia e, como tal, est em contnuo processo de evoluo e aperfeioamento.

trodeles.Umadesuasconcluses,adequeamassaseconservaduranteasreaesqumicas,consideradaporalgunsomarcoinicialdaQumica.

NosculoXIX,ostrabalhosdeGay-Lussac,Dalton,Whler,Avogadro,Kekuleoutros,cujasconclusestambmestudaremosnestelivro,deramorigemchamadaQumica clssica.

NosculoXX,comograndeavanotecnolgico,presenciou-seumavertiginosaevoluodoconhecimentoqumico.Otomotevesuaestruturainternapesquisada,elementosartificiaisforamsintetizadosemodernastcnicasdeinvestigaoforamdesenvolvidas,utilizandoconceitosdeQumica,Fsica,Matemtica,ComputaoeEletrnica.

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Voc entendeu a leitura? Responda em seu caderno

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1. Pense em um experimento que envolva observar o movimento dos carros na sua ci dade ou na sua rua. Liste algumas observaes experimentais qualitativas e quan-titativas que voc poderia fazer. Voc precisaria de instrumentos para fazer essas observaes?

2. Observe as pessoas que entram e saem da sua escola. Quais regularidades voc capaz de apontar sobre essas pessoas? Nesse caso, ficaria mais fcil realizar este experimento em grupo? Justifique.

3. Leia com ateno, juntamente com seus colegas de sala, uma receita de bolo. Reescre-va em grupo a mesma receita pensando em fazer um bolo com o dobro do tamanho. Discutam em grupo sobre alguma regularidade observada nas duas receitas. Seria possvel elaborar uma equao matemtica que pudesse expressar a regularidade observada?

4. Toda teoria deve ser imutvel j que ela tem por finalidade explicar regularidades obser-vadas na execuo de determinados experimentos. Voc julga essa afirmao correta? Discuta com seus colegas a respeito.

Reavalie o que voc pensa a respeito Resolva em seu cadernoVerifique em que mudaram

suas concepes prvias

Revejasuarespostaatividadedasegundapginadestecaptulo,reavalieoqueescreveu,discutacomseuscolegase,sejulgarnecessrio,elaborenovasjustificativasouaprimoreasquetinhaescrito.Apresente-asaoprofessor.

Esse tipo de esquema denominado mapa conceitual. Trata-se de uma maneira de representar a relao lgica entre conceitos. Voc encontrar outros mapas conceituais ao longo deste livro.

Regularidades da natureza

permitem fazer

que revelam

enunciadas como

enquantocontinuara explicar as

quandono mais explicar as

que se pretendemexplicar com uma

que

Experimentos

Observaes

TeoriaAceita

Substituda ou aprimorada

Princpios ou leis

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Captulo 21 Termoqumica: o calor e os processos qumicos

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Alguns contedos importantes:

Mudana de estado fsico

Ponto de fuso (PF)

Ponto de ebulio (PE)

Matria

Massa e unidades de massa

Volume e unidades de volume

Densidade (d)

Substncia pura

Mistura (heterognea 3 homognea)

Soluo

Sistema

Exemplos de tcnicas de separaode misturas

Exemplos de materiais de laboratrio

Segurana em laboratrio

2 Substncias qumicas

Tudo o que conhecemos formado por uma ou mais substncias qumicas. E cada substncia qumica apresenta propriedades que lhe so caractersticas. Na histria da Qumica o estabelecimento de alguns conceitos foi decisivo para os progressos feitos nessa rea do conhecimento humano. Entre tais conceitos esto o de substncia qumica e o de mistura.

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O que voc pensa a respeito? Resolva em seu caderno Sondagem de concepes prvias

Pare e situe-se! Texto introdutrio ao captulo

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Na lista abaixo esto relacionados alguns termos e conceitos. Indique no seu caderno aqueles que voc julga que estejam relacionados imagem e justifique sua escolha. Discuta com seus colegas e apresente as concluses ao professor.

decantao

soluo

filtrao

destilao

funildeseparao

misturahomognea

misturaheterognea

Na histria da Qumica o estabelecimento de alguns conceitos foi decisivo para os pro-gressos nessa rea do conhecimento humano. Entre tais conceitos esto o de substncia qumica e o de mistura, ambos apresentados neste captulo.

Se um qumico possui uma amostra de certo material e precisa decidir se ela formada por uma nica substncia qumica ou se uma mistura de duas ou mais substncias, ele pode realizar a determinao de certas propriedades desse material. Com base nessas propriedades a deciso correta pode ser tomada.

Entre essas propriedades que permitem diferenciar substncia qumica e mistura es-to o ponto de fuso, o ponto de ebulio e a densidade, propriedades apresentadas e discutidas neste captulo.

Este captulo pretende, portanto, fornecer algumas das informaes mais fundamen-tais para o estudo da Qumica. Essas informaes sero essenciais para compreender, no captulo seguinte, o que vem a ser uma reao qumica, transformao que produz novas substncias. O conceito de reao qumica , por sua vez, um dos pontos centrais da Qumica, pois essa Cincia se ocupa, entre outras coisas, com o entendimento das reaes qumicas e de como elas podem ser controladas.

Este captulo tambm mostra o conceito de matria e algumas importantes unidades usadas para expressar a massa e o volume, duas propriedades de qualquer poro de matria.

Ainda neste captulo voc conhecer algumas tcnicas que podem ser empregadas para separar duas ou mais substncias que formam uma mistura e como algumas dessas tcnicas se apresentam na vida cotidiana.

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Captulo 2 Substncias qumicas

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1 Mudanas de estado fsicoEmnossodiaadia,aguapodeseapresentaremtrsestados fsicos:oslido,olquido e

o gasoso.Asmudanasdeestadofsicorecebemnomesconformemostraoesquemaabaixo.

Avaporizao,passagemdoestadolquidoparaogasoso,podeocorrerdeformalenta,natemperaturadoambienteesemaformaodebolhas,comonocasodeumaroupasecandonovaral.Nessecaso,avaporizaodenominadaevaporao.Avaporizaotambmpodeacontecercomaformaodebolhasduranteoaquecimentodolquido.Nessecaso,chamadaebulio (popularmente,fervura).

2 Curva de aquecimento e curva de resfriamentoPartindodeguaslida(a240C,porexemplo)echegandoatoestadogasoso(a120C,

porexemplo),registra-seduranteoexperimentoatemperaturadaamostraeotempotranscor-ridodesdeoincio.Comosdados,pode-seelaborarumgrficodetemperaturadaamostradeguaemfunodo tempo transcorridonoaquecimento.Talgrficoconhecidocomocurva de aquecimento da gua e tem um aspecto como o da figura A abaixo.

Outraexperinciaquepodeserrealizadaemumlaboratrioconvenientementeequipadoacompanhar a temperatura e o tempo transcorrido durante o resfriamento de uma amostra de guapartindodoestadogasoso(a120C,porexemplo)atoestadoslido(a240C,porexem-plo).Ogrficoquerelacionaatemperaturadessaamostraemfunodotempotranscorridonoresfriamento chamado de curva de resfriamento da guaeapareceesboadonafiguraB.

gua slida (gelo)

gua lquida

Vapor de gua

O vapor de gua incolor e, misturado com o ar, invisvel

Aumento de temperatura (a gua aquecida)

Diminuio de temperatura (a gua esfriada)

Sublimao

Solidificao

Fuso

Condensao

Vaporizao

(liquefao)

Aquecimento do vapor

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Ebulio

Aquecimento da gua lquida

Fuso

Aquecimento do gelo

Tempo transcorrido durante o aquecimento

Resfriamento do gelo

Tem

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120

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Solidificao

Resfriamento da gua lquida

Condensao

Resfriamento do vapor

Tempo transcorrido durante o resfriamento

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3 Ponto de fuso (PF) e ponto de ebulio (PE)Duranteoaquecimento,figuraA,aguasofrefusoa0C.Duranteoresfriamento,figuraB,

elasofresolidificaotambma0C.

Vamosgeneralizardizendoque:

Oponto de fuso deumasubstnciaatemperaturaemqueelasofrefuso(duranteoaquecimento)ousolidificao(duranteoresfriamento).

Novamente,comparandoasfigurasA e B,percebemosqueaguaentraemebulioesofrecondensaomesmatemperatura,100C.Assim:

Oponto de ebulio deumasubstnciaatemperaturaemqueelasofreebulio(duranteoaquecimento)oucondensao(duranteoresfriamento).

Opontodeebuliodassubstnciaspodevariarbastante,dependendodapressoatmosf-ricadolocalemqueaexperinciafeita.Apressoatmosfrica,porsuavez,variasensivelmentecom a altitude do local. vamos deixar subentendido, de agora em diante, que todos os dados relativos ebulio referem-se presso atmosfrica ao nvel do mar.

Curva de aquecimento da gua pura passo a passo

Temperatura (C)

PE = 100 C

PF = 0 C

Neste trechos existe

gua slida e a

temperaturaest

aumentando.

Nelecoexistemslido e

lquido e atemperaturapermanece

constante (0 C).

Nestetrecho s

existe gualquida e a

temperaturaest sendoaumentada.

Nelecoexistemlquido evapor em

temperaturaconstante(100 C).

Neste trechos existevapor de gua e

a temperaturaest sendoaumentada.

Gelo

Gelo + gua

Trecho defuso

Trecho deebulio

gua + vapor

gualquida

Vaporde gua

Fim daebulio.S existevapor de gua a100 C.

Incio daebulio.S existe

gualquida a100 C.

Fim dafuso.

S existegua

lquida a0 C.

Incio dafuso.

S existegua

slida a0 C.

Tempo (min)

4 Previses a partir dos valores de PF e PESaberosvaloresdopontodefusoedopontodeebuliodeumasubstnciasignificapoder

preverse,emdeterminadatemperatura,asubstnciaestarslida,lquidaougasosa.

Oesquemaaseguirexemplificaprevisesdessetipousandocomoexemploassubstnciasgua,etanolenaftaleno,cujospontosdefusoedeebulioaparecemnatabela1.

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gua Slido Lquido Gasoso

0 C 100 C

Etanol Slido Lquido Gasoso

114 C 78 C

Naftaleno Slido Lquido Gasoso

80 C 218 C

Sentido de temperatura crescente

Fonte: LIDE,D.R.(Ed.).CRC Handbook of Chemistry and Physics.84.ed.BocaRaton:CRCPress,2003.p.3-4ss e 4-39ss.

tabela 1 Ponto de fuso (PF) e ponto de ebulio (PE) de algumas substncias, em graus Celsius (C), ao nvel do mar

Substncia PF PE Substncia PF PE Substncia PF PE

Tungstnio 3.422 5.555 Chumbo 327 1.749 Amnia 278 233

Platina 1.768 3.825 Enxofre 115 445 Metanol 298 65

Ferro 1.538 2.861 Iodo 114 184 Cloro 2102 234

Cobre 1.085 2.562 Naftaleno 80 218 Etanol 2114 78

Ouro 1.064 2.856 Benzeno 6 80 Metano 2182 2162

Prata 962 2.162 gua 0 100 Nitrognio 2210 2196

Cloretodesdio 801 1.465 Bromo 27 59 Oxignio 2219 2183

Alumnio 660 2.519 Mercrio 239 357 Hidrognio 2259 2253

Exerccios essenciais A critrio do(a) professor(a) esta lista de exerccios poder ser realizada em classe ou em casa.Resolva em seu caderno 1. Quando voc sai de uma piscina e se expe ao sol, sua pele fica seca depois de algum tempo.

correto dizer que a gua: a) vaporizou? c) entrou em ebulio? b) evaporou? d) ferveu?

2. s vezes, nos dias frios ou chuvosos, o lado interno dos vidros dos carros, em que h algum, fica embaado. Por que isso acontece?

3. Em alguns automveis h, no vidro traseiro, filamentos (fios finos) que servem como desem-baadores. Ao apertar um boto no painel, o motorista faz esses filamentos se aquecerem e, por causa disso, o vidro desembaado.Proponha uma explicao para o fato de os filamentos aquecidos desembaarem o vidro.

4. Uma churrasqueira feita de ferro. Sabendo que o ponto de fuso do ferro 1.538 C, o que voc pode afirmar sobre a temperatura do carvo em brasa que est na churrasqueira, durante o preparo do churrasco? Explique.

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8. (Unicamp-SP) Colocando-se gua bem gelada num copo de vidro, em pouco tempo este fica molhado por fora, devido formao de minsculas gotas de gua. Para procurar explicar este fato, propuseram--se as duas hipteses seguintes:

a) Se aparece gua do lado de fora do copo, ento o vidro no totalmente impermevel gua. As molculas de gua atravessando lentamente as paredes do vidro vo formando minsculas gotas.

b) Se aparece gua do lado de fora do copo, ento deve haver vapor-dgua no ar. O vapor-dgua, entrando em con tato com as paredes frias do copo, se condensa em minsculas gotas.

Qual das duas hipteses interpreta melhor os fatos? Como voc justifica a escolha?

9. (Ufes) Dada a tabela a seguir, em relao ao estado fsico das substncias (presso 1 atm), a alternativa correta :

SubstnciaTemperatura de

fuso (C)Temperatura de ebulio (C)

I 2218 2183

II 263 61

III 41 182

IV 801 1.473

V 1.535 2.885

a) I slido a 30 C. b) II lquido a 100 C. c) III slido a 25 C. d) IV lquido a 480 C. e) V gasoso a 2.400 C.

10. (UFMG) Analise a tabela a seguir. Com relao ao estado fsico (slido, lquido, gasoso) das substncias da tabela quando se encontram em um ambiente a 40 C e na presso de 1 atm, a alternativa verdadeira :

Substncia PF (C) PE (C)

I Clorofrmio 263 61

II ter etlico 2116 34

III Etanol 2117 78

IV Fenol 41 182

V Pentano 2130 36

a) IV, II e III so slidos. d) I, II, III e V so gases. b) I, II e V so lquidos. e) IV gs. c) II e V so vapores.

11. (Unicamp-SP) A figura abaixo representa o ciclo da gua na Terra. Nela esto representados processos naturais que a gua sofre em seu ciclo.

Exerccios adicionais Seu (sua) professor(a) indicar o melhor momento para realizar os exerccios deste bloco. Resolva em seu caderno

5. Um termmetro de mercrio s funciona adequadamente se o mercrio contido em seu interior estiver lquido.Consultando a tabela 1, que aparece na pgina anterior, responda: qual a menor temperatura que podemos medir com um termmetro de mercrio? Explique o raciocnio que voc usou.

6. Dentro das lmpadas comuns existe um filamento da substncia chamada tungstnio. Quando a lmpada est acesa, esse filamento fica muito quente e, em consequncia, emite luz. Uma pessoa afirmou que o filamento atinge a temperatura de 4.000 C quando a lmpada est acesa. Consulte a tabela 1, apresentada na pgina anterior, e responda: isso pode ser verdade? Justifique.

7. O ponto de fuso do ouro 1.064 C e o do rubi 2.054 C. Aps um incndio, foram encontrados os restos de um anel feito de ouro e rubi. O ouro estava todo deformado, pois derreteu durante o incndio, mas o rubi mantinha seu formato original. O que se pode afirmar sobre a temperatura das chamas durante o incndio? Justifique sua resposta.

1

12

3

4

5

6

Com base no desenho, faa o que se pede: a) Considerando que as nuvens so formadas por

minsculas gotculas de gua, que mudana(s) de estado fsico ocorre(m) no processo 1?

b) Cite pelo menos um desses processos (de 1 a 6) que, apesar de ser de pequena intensidade, ocorre no sul do Brasil. Qual o nome da mudana de estado fsico envolvida nesse processo?

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5 MatriaAmesa,acadeira,asnossasroupaseonossoorganismosoexemplosdematria.Todosos

sereseobjetosquefazempartedonossomundosofeitosdematria.

matriatudooquetemmassaeocupalugarnoespao.

5.1 Massa e unidades para express-la

Amassadeumcorpoumagrandeza(grandezatudoaquiloquepodemosmedir)asso-ciadainrciadessecorpo,ouseja,quantomaioramassadeumcorpo,maioradificuldadedecolocaressecorpoemmovimentooude,umavezestandoemmovimento,faz-loparar.TrabalharessainterpretaodamassaassociadaaoconceitodeinrciaalgoquedeixamosparaocursodeFsica.Vamos,numaabordagemsimplificada(eigualmentecorreta),consideraramassaumapropriedadedosobjetosquepodeserdeterminadacomousodeumabalanadedoispratos,comoa que aparece nos desenhos a seguir.

Oprimeiropassoparadeterminaramassadeobjetosaescolhadeumpadro.Opadrodemassamaisconhecidoeutilizadooquilograma,simbolizadoporkg.

Dizerqueumobjetopossuimassade1kg(umquilograma)significadizerque,aocoloc-lonumdospratosdabalana,oequilbrioserestabelecidocolocando-senooutropratooobjetopadrodemassa1kg.Umobjetopossuimassade2kg(doisquilogramas)quando,colocadonumdospratosdabalana,oequilbrioatingidocom2objetosdemassa1kgnooutroprato.Eassimpordiante.

1 kg 1 kg

2 kg 1 kg

1 kg

1 kg 1 kg

2 kg 1 kg

1 kg

Atonelada e o gramaso,respectivamente,mltiploesubmltiploimportantesdoquilo-grama.Atonelada(t)equivaleamilquilogramas:

1 tonelada 1 t 1.000kg

Ograma(g)amilsimapartedoquilograma(1g0,001kg)ou,demodoequivalente,oquilogramaequivaleamilgramas(1kg1.000g):

1 grama 1 g 0,001kg

5.2 Volume e unidades para express-lo

Ocuparlugarnoespaoumacaractersticadamatriaassociadagrandezadenominada volume.Emoutraspalavras,ovolumedeumaporodematriaexpressaoquantodeespaoocupadoporela.

Unidades de volume importantes so o decmetro cbico(dm3),olitro(L),ocentmetro cbico(cm3),omililitro(mL)eometro cbico(m3).

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O decmetro cbico e o litro

Odecmetrocbico(dm3)ovolumedeumcubocujaarestamede1dm(umdecmetro),ouseja,10cm.Essaunidadeequivalenteaolitro(L).

1 dm3 1L

O centmetro cbico e o mililitro

Ocentmetrocbico(cm3)ovolumedeumcubocujaarestatemamedidade1cm.

OdesenhoAilustraumdecmetrocbico.Arguafoiilustradaaoladodocuboparaevi-denciarqueamedidadesuaaresta10cm.Comopode-seperceberpelafigura,odecmetrocbicocorrespondeamilcentmetroscbicos(1dm3 1.000cm3).

Cubo de 1 dm3 (ou 1 L)

01

23

45

67

89

10

cm Cubo de1 cm3

(ou 1 mL)1 cm

A

Aunidadedevolumemililitro(mL)definidacomoamilsimapartedolitro.Comoconse-qunciadessadefinio,umlitrocorrespondeamilmililitros(1L1.000mL).

Ejqueumdecmetrocbicoequivaleaumlitro,podemosafirmarque:

1 dm3 1L1.000cm3 1.000mL

Assim,decorreque: 1 cm3 1mL

O metro cbico

Ometrocbicoovolumedeumcubodearesta1m.Trata-se,portanto,deumaunidadedevolumemaiorqueasanteriores.AilustraoBpermitevisualizarqueummetrocbicocor-respondeamildecmetroscbicos.

Assim,temos:

1 m3 1.000dm3 1.000L

Aplique o que voc aprendeu

Apsterestudadoasprincipaisunidadesdevolume,procureavaliarovolumedereci-pientestaiscomoxcaras,copos,jarras,caixasdepapelo,tanquesderoupa,baldes,mqui-nasdelavarroupa,piscinas,banheirasetc.

Emcadacaso,procureutilizaraunidadede volume mais adequada para expressar o volume.

Cubo de 1 m3

Cubo de1 dm3

(ou 1 L)10 cm

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Exerccio Resolvido

12. Um frasco de iogurte informa que contm 320 g do produto. A quanto equivale essa massa, em quilograma?

ResoluoUma maneira de realizar a converso de unidades de massa por meio de uma regra de trs.No caso da converso pedida, de grama para quilograma, podemos montar a regra de trs da seguinte maneira:

Massa em gramas

x

1 kg1.000 g

320 g

Massa em quilogramas

Essa montagem pode ser lida como mil gramas equivalem a um quilograma, assim como trezentos e vinte gramas equivalem a x.Efetuando a regra de trs, chegamos ao valor de x:

x 5 320 g ? 1 kg

___________ 1.000 g V x 5 0,320 kg

Portanto, a massa de 320 g equivale a 0,320 kg.

13. Qual a massa, em gramas, de um beb de 4,756 kg?

14. Um pacote com 500 folhas de papel tem massa de 2,5 kg. Admitindo que a massa das folhas seja igual, qual a massa, em gramas, de cada uma delas?

15. Durante um ms, um elefante jovem, em crescimento, sofreu um aumento de massa de 0,179 t. A quantos quilogramas corresponde esse aumento de massa?

16. O miligrama (mg) um submltiplo do grama usa-do para expressar pequenas massas: um miligrama equivale milsima parte do grama. Uma indstria

Exerccios essenciais A critrio do(a) professor(a) esta lista de exerccios poder ser realizada em classe ou em casa.Resolva em seu cadernofarmacutica produz um comprimido em que so colocados 500 mg da substncia que atua como medicamento. Quantos comprimidos podem ser produzidos usando 50 kg dessa substncia?

Exerccio Resolvido

17. Quantos litros de gua cabem em uma caixa--dgua com capacidade para 2,5 m3?

ResoluoA converso de unidades de volume tambm pode ser feita por meio de regra de trs. No caso da con-verso pedida, de metros cbicos para litros, pode-mos montar a regra de trs da seguinte maneira:

Volume em metros cbicos

x1.000 L1 m3

2,5 m3

Volume em litros

Essa montagem pode ser lida como um metro cbico equivale a mil litros, assim como dois e meio metros cbicos equivalem a x.Efetuando a regra de trs, chegamos ao valor de x:

x 5 2,5 m3 ? 1.000 L

_______________ 1 m3

V x 5 2.500 L

Assim, 2,5 m3 equivalem a 2.500 L.

18. O rtulo de uma garrafa de gua mineral informa: contm 1,5 litro. A quantos mililitros equivale esse volume?

19. Quantas xcaras de capacidade 50 mL podem ser preenchidas com um litro de ch preparado?

20. Um caminho-pipa transporta 30 m3 de gua. Esse volume de gua permite encher quantas caixas--dgua de 500 L?

Compare a densidade do milho de pipoca com a da pipoca pronta. Qual dos dois mais denso? Como voc concluiu?

6 Densidade

6.1 Conceituao de densidade

Em palavras: A densidade de um objeto ou de uma amostra de certo material ou substncia o resultado da diviso da sua massa pelo seu volume.

Em equao: densidade 5 massa _______ volume

ou d 5 m __ V

Aunidadedadensidade compostaporumaunidadedemassadivididaporumaunidadedevolume.Assim,podemosexpress-la,porexemplo,emg/cm3,g/L,kg/Letc.

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Cortia0,32 g/cm3

gua1,00 g/cm3

Chumbo11,3 g/cm3

6.2 Densidade e fl utuao

Comparandoosvaloresdedensidades:

dgua 1g/cm3, dcortia 0,32g/cm

3, dchumbo 11,3g/cm3

conclumosque:dcortia < dgua < dchumbo

Acortiaflutuanaguaporquemenosdensaqueelaeochumboafundaporquemaisdensoqueesselquido.

Acomparaoentreasdensidadespermitepreverseumcorpoirafundarouflutuaremumcertolquido.Imagine,porexemplo,queumabolinhadegude(d2,7g/cm3)eumpedaodeisopor(d0,03g/cm3)sejamcolocadosnumfrascocomazeitedeoliva(d0,92g/cm3).Oquese pode prever?

Opedaodeisopor,menosdensoqueoazeite,irflutuarnele.Eabolinhadegude,maisdensaqueele,irafundar.

6.3 Alguns fatores que afetam a densidade

Adensidadedepende,emprimeirolugar,domaterialconsiderado.Algunsvaloresdedensidadeaparecemnatabela2.

Emsegundolugar,adensidadedeummesmomaterialdependedatemperatura.Umaquecimento,porexemplo,provocaadilataodoma-terial(aumentodevolume),eissointerferenovalordadensidade.

No caso de gases, cujo volume muito sensvel a variaes depresso, a densidade, almde depender da temperatura, dependetambm da presso.

Mudanasdeestado fsicoprovocammudanasnadensidadedeumasubstncia.Agualquida,porexemplo,temdensidade1g/cm3,eaguaslida(gelo)temdensidade0,92g/cm3. Isso permite entender porqueogeloflutuanagua.

tabela 2 Densidade de algumas substncias e de alguns materiais

SubstnciaDensidade

(g/cm3) a 25 Cmaterial

Densidade(g/cm3) a 25 C

smio 22,6 Madeira balsa 0,11a0,14

Platina 21,5 Bambu 0,31a0,4

Ouro 19,3 Couro seco 0,86

Mercrio 13,5 Manteiga 0,86a0,87

Chumbo 11,3 Borracha 0,91a1,25

Prata 10,5 bano 1,11a1,33

Cobre 8,96 Gelatina 1,27

Ferro 7,87 Osso 1,7a2,0

Iodo 4,93 Giz 1,9a2,8

Alumnio 2,70 Areia 2,14a2,36

Cloretodesdio 2,17 Porcelana 2,3a2,5

Enxofre 2,07 Boladegude 2,6a2,84

gua 1,00 Quartzo 2,65

Sdio 0,97 Granito 2,64a2,76

Ltio 0,53 Diamante 3,51

Fonte: LIDE,D.R.(ED.).CRC Handbook of Chemistry and Physics.84.ed.BocaRaton:CRCPress,2003.p.4-39sse15-32.

Nesta foto, h seis materiais com den si da-des dife ren tes. Os lqui dos so gaso li na (em cima), gua (no meio) e mer c rio (no fundo). A cor ti a fl u tua na gaso li na. Um peda o de madei ra afun da na gaso li na, mas fl u tua na gua. E o lato afun da na gua, mas fl u tua no m er c rio.

AtEno

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O experimento cujo resultado retratado na foto acima NO deve

ser feito pelo estudante.

O mercrio, cujos vapores so facil-mente absorvidos, um metal txico e tem efeito cumulativo no organismo.

A gasolina desprende vapores txicos e infl amvel, oferecendo risco de incndio, queimaduras e exploso.

Gasolina

LQUIDOINFLAMVEL

TXICO

Mercrio


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CASOS INTERESSANTES ENVOLVENDO DENSIDADE

O clorofrmio (d 1,4 g/cm3) vendido, em lojas de produtos qumicos, por massa; j o ter comum (d 0,8 g/cm3) vendido por volume.

Se ambos so lquidos, por que um vendido por massa e o outro por volume?

Sendo a densidade da gua igual a 1,0 g/cm3, isso significa que cada 1,0 g de gua ocupa um volume de 1,0 cm3, ou cada 1,0 kg de gua ocupa um volume de 1,0 litro. Utilizando esse raciocnio, cada 1,0 litro de clorofrmio possui uma massa de 1,4 kg; j 1,0 litro de ter possui uma massa de 0,8 kg. Lquidos mais densos que a gua costu-mam ser vendidos por massa; os menos densos costumam ser vendidos por volume.

Agora reflita sobre o caso dos sorvetes de massa industrializados e vendidos em potes de plstico.

Uma pessoa fl utua sem esforo nas guas do Mar Morto. L, para cada litro de gua do mar, existem cerca de 360 g de sais dissolvidos, enquanto no litoral do Brasil, por exemplo, para cada litro de gua do mar, existem cerca de 37 g de sais dissolvidos.

HU

GH

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Creme de leite vendido por massa. Chantilly vendido por volume. Au (d 19,3 g /cm3); 1 L de Au tem massa 19,3 kg. Qual seria o grande erro dessa foto?

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So comer cializados por massa ou por volume? Por qu?

Outro caso interessante relacionado ao conceito de densidade o da facilidade com que uma pes-soa flutua no Mar Morto. Veja a foto e a legenda abaixo.

Ao bater creme de leite em uma batedeira este se transforma em chantilly. Nesse processo, ar incorporado ao creme de leite, causando um au-mento de volume. A massa antes (creme de leite) e depois (chantilly) praticamente a mesma, pois somente ar foi acrescentado.

Assim, o creme de leite, por ter mais massa em um certo volume (mais denso), vendido por massa; j o chantilly, com menos massa em um certo volume (menos denso), vendido por volume.

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Exerccios adicionais Seu (sua) professor(a) indicar o melhor momento para realizar os exerccios deste bloco. Resolva em seu caderno

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AntesmL100908070605040302010

mL100908070605040302010

Depois

A escala estem mililitros

(mL)

Exerccio Resolvido

21. Um bloco de metal tem volume de 200 mL e massa de 1.792 g.

a) Qual a densidade desse metal, expressa em g/cm3 ?

b) Qual o volume de uma amostra de 1 kg desse metal?

Resoluo

a) Podemos determinar a densidade dividindo a massa (1.792 g) pelo volume (200 mL, ou seja, 200 cm3):

d 5 m __ V V d 5 1.792 g

________ 200 cm3

V d 5 8,96 g/cm3

b) Conhecida a densidade, que expressa a relao de proporcionalidade entre massa e volume para certo material numa dada temperatura, podemos utiliz-la para determinar o volume de uma amos-tra de 1 kg (1.000 g):

d 5 m __ V V d 5 8,96 g/cm3 5

1.000 g _______ V V

V V 5 1.000 g

________ 8,96

g ____

cm3 V V 5 111,6 cm3

22. Um caminho transporta 5 t de uma variedade de madeira cuja densidade 0,7 g/cm3. Qual o volume da madeira que est sendo transportada, expresso em:

a) litros? b) metros cbicos?

23. Um estudante desejava medir o volume de um para-fuso grande. Para isso, colocou gua numa proveta (cilindro com graduao de volume) e determinou o volume da gua colocada. A seguir, jogou o parafuso dentro da proveta e determinou novamente o volume. Os desenhos abaixo ilustram o que ele observou.

Exerccios essenciais A critrio do(a) professor(a) esta lista de exerccios poder ser realizada em classe ou em casa.Resolva em seu caderno

a) Qual o volume do parafuso? b) Sabendo que a massa do parafuso 157,4 g, de-

termine a densidade do material de que ele feito, em g/cm3.

1 2 3

24. (UFPE) Para identificar trs lquidos de densidades 0,8, 1,0 e 1,2 o analista dispe de uma pequena bola de densidade 1,0. Conforme a posio das bolas apre-sentadas no desenho abaixo, podemos afirmar que:

a) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresen-tam densidades 0,8, 1,0 e 1,2.

b) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresen-tam densidades 1,2, 0,8 e 1,0.

c) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresen-tam densidades 1,0, 0,8 e 1,2.

d) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresen-tam densidades 1,2, 1,0 e 0,8.

e) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresen-tam densidades 1,0, 1,2 e 0,8.

25. (FMTM-MG) Considere as substncias e suas respec-tivas densidades temperatura ambiente:

Substncia Densidade (g/mL)

cido sulfrico 1,8410

Tolueno 0,8669

Acetona 0,7899

H maior massa em um litro de:

a) cido sulfrico que em dois litros de tolueno. b) tolueno que em dois litros de acetona. c) acetona que em dois litros de tolueno. d) cido sulfrico que em trs litros de acetona. e) tolueno que em dois litros de cido sulfrico.

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A + B

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A + B + gua

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26. (UFPI-modificado) Em uma cena de um filme, um indivduo corre carregando uma maleta tipo 007 (volume de 20 dm3) cheia de barras de um certo me-tal. Considerando que um adulto de massa mdia (70 kg) pode deslocar, com uma certa velocidade, no mximo o equivalente sua prpria massa, in-dique qual o metal contido na maleta, observando os dados da tabela a seguir.

Densidade em g/cm3

Alumnio 2,7

Zinco 7,1

Prata 10,5

Chumbo 11,4

Ouro 19,3

(Dado: 1 dm3 1 L 1.000 cm3.) a) Alumnio. d) Chumbo. b) Zinco. e) Ouro. c) Prata.

27. (Fatec-SP) No grfico que se segue, foram projetados dados de massa e volume para trs lquidos: A, B e gua. Sabe-se que o lquido A insolvel tanto em B quanto em gua, e que o lquido B solvel em gua.

1 Volume (cm3)

5

4

3

2

1

0 2 3 4 5 6

Massa (g)A

B

gua

Considerando os dados do grfico e os de solubili-dade fornecidos, uma mistura dos trs lquidos num recipiente apresentar o seguinte aspecto:

a) d)

b) e)

c)

7 Substncias qumicas

Uma substnciaumaporodematriaquetempropriedades bem definidas e que lhe so caractersticas.

Dentreessaspropriedades,estoopontodefuso,opontodeebulio,adensidade,ofatodeserinflamvelouno,acor,oodoretc.Duassubstnciasdiferentespodem,eventualmente,possuiralgumaspropriedadesiguais,masnuncatodaselas.Casoaconteadetodasasproprie-dadesdeduassubstnciasseremiguais,entoelasso,naverdade,amesmasubstncia.

Nasfotografiasaseguir,somostradosexemplosdesubstnciasgua,enxofre,ferroecloretodesdio(componenteprincipaldosaldecozinha)e,naslegendas,somencionadasalgumas de suas propriedades.

A substncia enxofre, slido amarelo com PF 115 C, PE 445 C, d 2,07 g/cm3.

A substncia cloreto de sdio, slido branco com PF 801 C, PE 1.465 C, d 2,17 g/cm3.

A substncia gua, lquido incolor com PF 0 C, PE 100 C, d 1,00 g/cm3.

A substncia ferro, slido cinza--metlico com PF 1.538 C, PE 2.861 C, d 7,87 g/cm3.

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8 Substncias puras 3 misturasAguapossuidensidade1,00g/cm3eocloretodesdio,2,17g/cm3.Aoacrescentarcloretode

sdioguaemexer,obtm-seumamisturacujadensidadediferentedadosdoiscomponentesisolados.Analiseatabela3,abaixo,queajudaaesclareceresseponto.

tabela 3 Densidade de algumas misturas de gua e cloreto de sdio

Porcentagem de sal na massa total da mistura

Densidade (g/cm3) a 20 C

Porcentagem de sal na massa total da mistura

Densidade (g/cm3) a 20 C

1 1,005 14 1,101

2 1,013 16 1,116

4 1,027 18 1,132

6 1,041 20 1,148

8 1,056 22 1,164

10 1,071 24 1,184

12 1,086 26 1,197

Fonte: FURNISS,B.S.etal.Vogels Textbook of Practical Organic Chemistry.4.ed.Londres:Longman,1987.p.1.312.

Comosepodeperceber,qualquermisturadeguaecloretodesdiopossuiumadensidadetalquenolhepermiteserclassificadanemcomoguanemcomosal.

Verifica-seexperimentalmentequeumamisturadeguaecloretodesdio,colocadanumcongelador,nocongelaa0C.Essamisturainiciaseucongelamentoabaixode0C(ovalorexatodependedoteordesal)eatemperaturanopermanececonstanteduranteocongelamento,masdiminui gradualmente.

Quandoaquecida,verifica-sequeessamisturanoentraemebulioa100C.Elacomeaaferveracimade100C(ovalorexatodependedoteordesal)eatemperaturanopermanececonstanteduranteaebulio,masaumentaprogressivamente.

Perceba,portanto,queumamisturadeguaecloretodesdiopossuipropriedadesquenosocaractersticasdaguanemdosal.

Agorapodemosestabelecerumaimportantediferenaentresubstncia pura e mistura.

Uma substncia pura,comooprprionomediz,estpura,ouseja,noestmisturadacomoutrasubstnciaoucomoutrassubstncias.Emgeral,quandoumqumicorefere--se,porexemplo,substnciaguaeleestdeixandosubentendidoquesereferesubstncia puragua.

Jumamisturaumaporodematriaquecorrespondeadiodeduasoumaissubstnciaspuras.Apartirdomomentoemqueelassoadicionadas,deixamobviamente de ser consideradas substncias puras. Elas passam a ser as substncias componentes da mistura.

8.1 Misturas heterogneas e misturas homogneas

Uma mistura heterognea uma mistura que no possui as mesmas propriedades em toda a sua extenso.


31

AS SolUES E o CotIDIAnoSoluoonomedadopelosqumicosparaqual-

quer mistura homognea.

Quandovoccolocaumpoucodeacarnaguaemexeatobterumasfase,estfazendoumasoluo.Omesmoacontecesevocadicionarumpouquinhodesalguaemisturarbem.

EmQumicaoverbodissolver pode ser empregado de duas maneiras.

Podemosus-loparanosreferirmosaoatopraticadoporumapessoaaofazerumasoluo.Umafrasecomoeudissolvioacaremguaexemplificaesseuso.

Outromododeusaroverbodissolveraplic-loaumasubstncia,afimdeexpressarapropriedadeque

a substncia temdemisturar-seaoutra,originandoumasoluo.Numafrasecomoaguadissolveoacartemosumexemplodessetipodeuso.

Quandoumasubstnciacapazdedissolverou-tra,costumamoscham-lasolvente.Assim,aguaumsolventeparaoacar,paraosal,paraolcooleparavriasoutrassubstncias.

Asubstnciaquedissolvidanumsolvente,afimdefazerumasoluo,denominadasoluto.

Seumasoluopreparadacomosolventegua,dizemosqueumasoluo aquosa.Aodissolveracaremgua,porexemplo,obtemosumasoluoaquosadeacar,naqualaguaosolventeeoacarosoluto.

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Uma mistura homognea uma mistura que tem as mesmas propriedades em todos os seus pontos.

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iDA B C

Mistura (heterognea) de p de enxofre e p de ferro.

Mistura (homognea) de guae acar.

Mistura (heterognea) de gua e leo.

8.2 Nmero de fases de uma mistura

Podemos definir fasecomoumaporodeumaamostradematriaqueapresentaasmesmaspropriedades.Umafasepodeapresentar-secontnuaoufragmentadaemvriaspartes.

Paradeixarissomaisclaro,considereocasodamisturadeleoeguadafotoC mostrada anteriormente.Trata-sedeumamisturaheterognea,naqualumafaseleoeaoutrafasegua.Nesseexemplo,ambasasfasessocontnuas.

Namisturadeferroeenxofre(fotoA),osgrozinhosdeferroconstituemumafase,eosgrozinhosdeenxofreconstituemoutrafase.Diferentementedamisturadeguaeleo,nessecaso cada fase apresenta-se fragmentada em muitas partes.

Numamisturadeguaeacar,fotoB,quehomognea,existeumasfase.Issopodesergeneralizadoparatodasasmisturashomogneas.Jqueelasapresentamasmesmaspropriedadesemtodososseuspontos,soconstitudasnecessariamenteporumanicafase.

Uma mistura homognea apresenta uma s fase e uma mistura heterognea apresenta duas ou mais fases.

32

Composio qumica (miligramas por litro)

Sulfato de brioSulfato de estrncioSulfato de clcioBicarbonato de clcioBicarbonato de magnsioBicarbonato de potssioBicarbonato de sdioNitrato de sdioCloreto de sdio

0,510,212,53

59,8634,66

5,639,736,516,53

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8.3 Nmero de fases de uma substncia pura

Considereumfrascocontendoapenasgualquida.Ocontedodessefrascopossuiasmesmaspropriedadesemtodososseuspontose,portanto,existeapenasumafasepresente.

Agoraimaginequeaessefrascosejaadicionadaumapedradegelo.Dentrodofrascoconti-nuarhavendoapenasumasubstnciapura:asubstnciagua.Squeelaestemdoisestadosfsicosdistintos(issoantesdeogeloderretertotalmente).Dentrodofrascoexistiroduasfasesdistintas:afaselquidaeafaseslida.Essasfasesdiferemempelomenosumadesuasproprie-dades,adensidade(adagualquida1,0g/cm3eadogelo0,92g/cm3).

Numaamostradesubstnciapura,emqueelaestejaemdiferentesestadosfsicos,havermaisdeumafase.Ecadaestadofsicopresentecorresponderaumafase.

8.4 Conceituao de sistema

Sistemaumaporodematriaescolhidaparaserestudada.

Consideremos,comosistemasaseremestudados,ocontedodosfrascosesquematizadosabaixo,quedenominaremosdeA a H.

gua pura gua + sal dissolvido lcool de farmcia(lcool + gua)

Ar atmosfrico

gua + gelo leo + gua gua + areia Areia + sal

AinvestigaoexperimentaldessessistemaspermitedeterminarqueA,B,C e D apre-sentampropriedadesuniformesemtodososseuspontos,ouseja,possuemumanicafase.Taissistemas s o d eno mi na dos homo g neos.

Soinmerasassoluespresentesemnossocotidiano,princi-palmenteassoluesaquosas.Entreosexemplosdestasltimas,temosossucosdefrutas,osrefrigerantes(desconsiderandoasbolhasdegseventualmentepresentes),asaliva,oplasmasan-guneo,aurina,aguadachuvaeatmesmoaguapotvel.

Observeatentamenteosrtulosdegarrafasdeguamine-raledeoutrosprodutos.Vocperceberqueelescostumaminformarquaisoscomponentesdasoluoaquosaequaisasconcentraesdecadaum.

Emboraamaiorpartedassoluesestejanoestadolquido,existemtambmsoluesgasosasesoluesslidas.

O ar atmosfrico, convenientemente filtrado para eli-minarpartculasneledispersas,umexemplodesoluogasosa, na qual predominamo gs nitrognio (cerca de78%)eogsoxignio(cercade21%).

Entreassoluesslidas,podemosdestacaroourousadope-losjoalheiros(misturadeouroecobreemproporoadequada)eolato(misturadecobreezincoemproporoadequada).

A gua mineral um exemplo de soluo aquosa na qual h vrios solutos presentes.

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OssistemasE,F,G e H,porsuavez,apresentammaisdeumafaseeso,porisso,deno-minados heterogneos.

assim classificada

assim classificada

Homognea

Heterognea

Quando se encontrar em mais de um

estado fsico

Quando se encontrarem apenas umestado fsico

Homognea(soluo)

Heterognea

pode ser

pode ser

pode ser

Amostra de matria(sistema)

Mistura

Substncia pura

Exerccio Resolvido

28. Um sistema formado por uma pedra de gelo, gua no estado lquido, sal dissolvido na gua e trs bolinhas da substncia chamada polietileno (um plstico menos denso que a gua).

a) Quantas fases h nesse sistema? b) Quantos componentes formam esse sistema (isto

, quantas substncias qumicas diferentes h nele)?

Resoluo

a) O sistema pode ser esquematizado como aparece abaixo, sendo que nele existem 3 fases:

gelo gua no estado lquido com sal dissolvido polietileno

Polietileno

Gelo

gua lquidacom saldissolvido

b) As diferentes substncias existentes no sistema so:

gua (nos estados slido e lquido) sal polietileno H, portanto, 3 componentes no sistema.

29. Um sistema formado por gua no estado lquido, dois pedaos de chumbo e acar dissolvido na gua.

a) Quantas fases h nesse sistema? b) Quantos componentes h no sistema todo? c) Quantos componentes h em cada uma das fases?

30. O nmero de componentes de um sistema sempre igual ao nmero de fases? D exemplos que sustentem sua resposta.

31. O granito, mostrado em tamanho natural abaixo, uma rocha na qual existem trs fases slidas. Uma delas, geralmente esbranquiada, f

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Química na Abordagem do Cotidiano - 1