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O Aldre Jorge Morais Barros
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INTRODUÇÃO:
MATÉRIA & MEDIDA
O ESTUDO DA QUÍMICA A perspectiva molecular da química • A matéria é o material físico do universo. • A matéria é constituída de relativamente poucos elementos. • No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e moléculas. • Os átomos se combinam para formar moléculas. • Como vemos, as moléculas podem consistir do mesmo tipo de átomos ou de diferentes tipos de átomos. CLASSIFICAÇÕES DA MATÉRIA Estados da matéria • A matéria pode ser um gás, um líquido ou um sólido. • Esses são os três estados da matéria. • Os gases não têm forma nem volume definidos. • Os gases podem ser comprimidos para formarem líquidos. • Os líquidos não têm forma, mas têm volume. • Os sólidos são rígidos e têm forma e volume definidos. CLASSIFICAÇÕES DA MATÉRIA Substâncias puras e misturas • Os átomos consistem de apenas um tipo de elemento. • As moléculas podem consistir de mais de um tipo de elemento. – As moléculas podem ter apenas um tipo de átomo (um elemento). – As moléculas podem ter mais de um tipo de átomo (um composto). • Se mais de um átomo, elemento ou composto são encontrados juntos, então a substância é uma mistura. Classificações da matéria
-
Substâncias puras e misturas
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(a) Átomos de um (b) Moléculas de um (c) Moléculas de um (d) Mistura de elementos
elemento elemento composto e um composto
Reeasf
Elementos
Alumínio
Ferro 7,5% Outros Outros
4,7% 9,2% 7a
Hidrogênio
Crosta terrestre Corpo humano
(a) ) 3
Elementos • Os símbolos químicos com uma letra têm aquela letra maiúscula (por exemplo, H, B, C, N, etc.) • Os símbolos químicos com duas letras têm apenas a primeira letra maiúscula (por exemplo, He, Be). Classificações da matéria Compostos • A maioria dos elementos se interagem para formar compostos. • As proporções de elementos em compostos são as mesmas, independentemente de como o composto foi formado. • Lei da Composição Constante (ou Lei das Proporções Definitivas): – A composição de um composto puro é sempre a mesma. Classificações da matéria
i Sim
composição
variável?
Pode ser separada
em substâncias
mais simples?
Mudanças físicas e químicas • Quando uma substância sofre uma mudança física, sua aparência física muda. – O derretimento do gelo: um sólido é convertido em um líquido. • As mudanças físicas não resultam em uma mudança de composição. • Quando uma substância muda sua composição, ela sofre uma alteração química: – Quando o hidrogênio puro e o oxigênio puro reagem completamente, eles formam água pura. No frasco contendo água não há sobra de oxigênio nem de hidrogênio. Propriedades da matéria ET
-
Mudanças físicas e químicas
E Q o
Mistura de hidrogênio e oxigênio Água
Separação de misturas • As misturas homogêneas de líquidos podem ser separadas através de destilação. • A destilação necessita que os diferentes líquidos tenham pontos de ebulição diferentes. • Basicamente, cada componente da mistura é fervido e coletado. • A fração com ponto de ebulição mais baixo é coletada primeiro. Propriedades da matéria Separação de misturas |
—
] Condensador
Água
4 salgada
ga 4
o Saida de água fria ; Garra
Frasco de Entrada de água fria
aquecimento
Frasco receptor
Bico de Bimnsen é
Agua pura
E A
Separação de misturas • A cromatografia pode ser utilizada para separar misturas que têm diferentes habilidades para aderirem a superfícies sólidas. • Quanto maior a atração do componente pela superfície (papel), mais lentamente ele se move. • Quanto maior a atração do componente pelo líquido, mais rapidamente ele se move. • A cromatografia pode ser utilizada para separar as diferentes cores de tinta de uma caneta. Propriedades da matéria RsasÊ Unidades SI
TABELA 1.5 Alguns prefixos usados no sistema métrico
Prefixo Abreviatura Significado Exemplo
Giga G 10º 1 gigâmetro (Gm) =1x10ºm
Mega M 10º 1 megâmetro (Mm) = 1 x10fm
Quilo k 10º 1 quilômetro (km) = 1 x10ºm
Deci d 10! 1 decímetro (dm) = 01 m
Centi c 10º 1 centímetro (cm) = 0,01 m
Mili m 10º 1 milímetro (mm) = 0,001 m
Micro H 10º 1 mícron (um)= 1 x10*m
Nano n 10º 1 nanômetro (nm) = 1x10“m
Pico p 102 1 picômetro (pm) =1x107 m
Femto f 107 1 femtômetro (fm) =1x10 m
* Essa é a letra grega mi.
Unidades SI • Observe que a unidade SI para comprimento é o metro (m), enquanto a unidade SI para massa é o quilograma (kg). – 1 kg tem 2,2046 lb. Temperatura Existem três escalas de temperatura: • Escala Kelvin – Usada em ciência. – Mesmo incremento de temperatura como escala Celsius. – A menor temperatura possível (zero absoluto) é o zero Kelvin. – Zero absoluto: 0 K = 273,15 oC. Unidades de medida Temperatura • Escala Celsius – Também utilizada em ciência. – A água congela a 0 oC e entra em ebulição a 100 oC. – Para converter: K = oC + 273,15. • Escala Fahrenheit – Geralmente não é utilizada em ciência. – A água congela a 32 oF e entra em ebulição a 212 oF. – Para converter: 32-F 9 5 C 32C 5 9 F Unidades de medida mLO Volume
sã
Torneira, (hs )
uma válvula
ara controlar
o fluxo de
Proveta Seringa líquido Bureta Pipeta Balão volu o
(
Densidade • Usada para caracterizar as substâncias. • Definida como massa dividida por volume: • Unidades: g/cm3. • Originalmente baseada em massa (a densidade era definida como a massa de 1,00 g de água pura). Unidades de medidai i A incerteza na medida • Todas as medidas científicas estão sujeitas a erro. • Esses erros são refletidos no número de algarismos informados para a medida. • Esses erros também são refletidos na observação de que duas medidas sucessivas da mesma quantidade são diferentes. Precisão e exatidão • As medidas que estão próximas do valor “correto” são exatas. • As medidas que estão próximas entre si são precisas. A incerteza na medida Algarismos significativos • Números diferentes de zero são sempre significativos. • Zeros entre números diferentes de zero são sempre significativos. • Zeros antes do primeiro dígito diferente de zero não são significativos. (Exemplo: 0,0003 tem um algarismo significativo.) • Zeros no final do número depois de uma casa decimal são significativos. • Zeros no final de um um número antes de uma casa decimal são ambíguos (por exemplo, 10,300 g). A incerteza na medida Utilizando dois ou mais fatores de conversão • Em análise dimensional, sempre faça três perguntas: – Quais dados nos são fornecidos? – Qual a quantidade que precisamos? – Quais fatores de conversão estão disponíveis para nos levar a partir do que nos é fornecido ao que precisamos? Análise dimensional