Introdução a Química

Aula 1 – Matéria, energia e sistemas físicos

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INTRODUÇÃO • Sistema é uma porção de matéria que está em observação.

• Energia é a capacidade de um sistema realizar trabalho.

• É a energia que faz a matéria ser sólida, líquida ou gasosa;

• É difícil definir energia. É mais fácil notar o que ela faz:

1) Realiza trabalho: é capaz de movimentar um sistema;

2) Produz calor – faz as coisas derreterem ou evaporarem.

• Energia cinética é devido ao movimento do corpo e definida:

Ec = m.v2/2

• Energia potencial está armazenada num corpo submetido a gravidade ou elasticidade, sendo definida como:

Ep = m.g.h eltonrocosta@yahoo.com.br 2

Não confunda energia e força!

Força é a grandeza física que modifica o estado de movimento ou de repouso de um corpo; • A unidade de força no SI é o Newton (N); • A força vezes a distância é a definição de trabalho (t) cuja

unidade é o Joule (J).

• No universo existem quatro tipos de força:

1) As forças nucleares forte e fraca;

2) A força eletromagnética, e:

3) A força gravitacional.

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As propriedades gerais são comuns a todos os materiais. Ex.:

MASSA: • É a quantidade de matéria de um sistema;

• A unidade de massa no SI é o quilograma (kg);

OBSERVAÇÃO:

1 grama = 0,001 kg = 10-3 kg = 1/1000 kg.

PROPRIEDADES DOS SISTEMAS

Massa Impenetrabilidade

Volume Divisibilidade

Inércia Elasticidade

Extensão Porosidade

1 m3 = 1000 litros 1 kg = 1 L = 1000 cm3 = 1 dm3

O volume dos corpos É o espaço ocupado por um corpo ou objeto.

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• Organolépticas: impressionam os sentidos: visão, olfato,

paladar e tato (cheiro, cor, sabor, brilho);

• Físicas: diferenciam uma substância de todas as outras

substâncias. Ex.: PF, PE, densidade, magnetismo,

capacidade térmica, etc;

As propriedades específicas

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SUBSTÂNCIA P.F. (°C) P.E. (°C) DENSIDADE (g/mL)

ÁGUA PURA 0,00 100,00 1,00

SAL COMUM 801,00 1473,00 2,17

ALUMÍNIO 933,47 2.792,00 2,70

FERRO 1.811 ,00 3.134,00 7,87

COBRE 1083,00 2.582,00 8,96

PRATA 961,78 2.161,85 10,50

CHUMBO 327,40 1.725,00 11,30

MERCÚRIO - 38,80 356,60 13,60

TUNGSTÊNIO 3.695,00 5.828,00 19,25

OURO 1.064,18 2.855,85 19,30

PROPRIEDADES FÍSICAS DE ALGUNS MTERIAIS

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Chumbo V=20,0 cm3 m=226,0g

Isopor V=20,0 cm3 m=0,60g

Para volumes iguais, a massa de chumbo é maior que a do isopor.

d = m/v

• É a razão entre a massa (m) e o volume (v) de um corpo.

• Comparando uma porção de volume igual de chumbo e isopor, veremos que:

O que é densidade?

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Classificação das substâncias • De acordo com o número de elementos, as substância se

classificam em:

Substâncias simples:

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Água H2O

Sal de cozinha NaCl

Açúcar C12H22O11

E compostas...

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Substância Fórmula Representação

Substâncias

Quando uma substância muda de estado, sob pressão constante, a temperatura permanece constante mesmo sob aquecimento ou resfriamento.

A água, por exemplo, tem dois patamares: o primeiro quando atinge 0o C (temperatura de fusão) e o segundo quando atinge 100º

C (temperatura de ebulição).

Mistura comum

Durante a mudança de estado de agregação de uma mistura, a temperatura não permanece constante.

Não há patamares.

Os gráficos abaixo representam a mudança de estado de uma mistura de cloreto de sódio e água.

Misturas eutéticas

São misturas com composição definida que possuem ponto de fusão (ou solidificação) constante, e temperatura de ebulição (ou condensação) que varia com o tempo.

Possuem apenas um patamar, na fusão ou solidificação.

Misturas azeotrópicas

São misturas com composição definida que possuem ponto de ebulição (ou condensação) constante, e a temperatura de fusão (ou solidificação) que varia com o tempo.

Possuem apenas um patamar, na ebulição ou condensação.

As misturas

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Proporção de água e álcool nas amostras Massa(g) Densidade (g/cm3)

1) 90 mL de água e 10 mL de álcool 99 0,99

2) 70 mL de água e 30 mL de álcool 97 0,97

3) 50 mL de água e 50 mL de álcool 93 0,93

4) 8 mL de água e 92 mL de álcool 83 0,83

5) 1 mL de água e 99 mL de álcool 80 0,80

Densidades de 100 mL de uma mistura de álcool etílico e água em 5 proporções diferentes.

Os estados físicos

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As mudanças de estado

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DIMINUIÇÃO DA ENTROPIA

AUMENTO DA ENTROPIA

Como ocorre uma mudança de estado

Sólido • Grandes forças de atração entre as partículas;

• Forma e volume fixos.

• Pouca energia cinética das partículas.

Líquido • As partículas estão um pouco mais distantes umas das outras;

• As forças de atração entre elas não é tão forte como nos sólidos;

• o volume é definido; adquire a forma do recipiente que o contém.

•Alguma energia cinética das partículas.

Gasoso • As partículas estão afastadas umas das outras;

• Não tem volume fixo nem forma definitiva.

• Muita energia cinética das partículas.

CARACTERÍSTICAS DOS ESTADOS FÍSICOS

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•Atomicidade: é o número de átomos que formam uma molécula. Ex.: a molécula da água pura é formada por dois elementos: oxigênio e hidrogênio;

•Alotropia é o fenômeno no qual um elemento forma duas ou mais substâncias, chamadas variedades alotrópicas;

•A diferença entre as variedades alotrópicas está no arranjo molecular dos cristais ou na atomicidade dessa substância.

•Os casos mais comuns de alotropia são:

•Alotropia do carbono (diamante e grafite);

Atomicidade e alotropia

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Variedades alotrópicas