Aula 3 substâncias puras, misturas e gráficos de aquec-resf

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05/04/2014 1 Prof. Nicodemos quimicaealgomais.blogspot.com.br [email protected] AULA 3 SUBSTÂNCIAS PURAS, MISTURAS E DIAGRAMAS DE AQUECIMENTO Os elementos químicos A matéria é composta por átomos Existem 118 elementos químicos, 94 são naturais A crosta terrestre é formada por 5 elementos principais e o corpo humano são formados por 3 elementos principais ELEMENTOS QUÍMICOS MOLÉCULAS A combinação dos átomos formam as moléculas de muitos materiais As letras formam palavras e os elementos químicos formam materiais diferentes Os elementos químicos são representados por letras maiúsculas ( C, H, O, N) ou maiúsculas/minúsculas (He, Al) A + M + O + R = AMOR R + O + M + A = ROMA O + O = O2 C + O + O = CO2 Alotropia É o fenômeno em que um mesmo elemento químico pode originar substâncias simples diferentes Ao lado o elemento químico CARBONO e seus alótropos Alótropos do Enxofre (S) O mesmo átomo formando DIFERENTES SUBSTÂNCIAS COM PROPRIEDADES DIFERENTES Alótropos do Oxigênio (O) GÁS OXIGÊNIO E GÁS OZÔNIO

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Substâncias puras, misturas, sistemas e diagramas de aquecimento e resfriamento

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Prof. Nicodemos

quimicaealgomais.blogspot.com.br

[email protected]

AULA 3 SUBSTÂNCIAS PURAS, MISTURAS

E DIAGRAMAS DE AQUECIMENTO

Os elementos químicos

• A matéria é composta por átomos

• Existem 118 elementos químicos, 94 são naturais

• A crosta terrestre é formada por 5 elementos principais e o corpo humano são formados por 3 elementos principais

ELEMENTOS QUÍMICOS MOLÉCULAS

• A combinação dos átomos formam as moléculas de muitos materiais

• As letras formam palavras e os elementos químicos formam materiais diferentes

• Os elementos químicos são representados por letras maiúsculas ( C, H, O, N) ou maiúsculas/minúsculas (He, Al)

A + M + O + R = AMOR

R + O + M + A = ROMA

O + O = O2

C + O + O = CO2

Alotropia • É o fenômeno em que um mesmo elemento

químico pode originar substâncias simples diferentes

Ao lado o elemento químico CARBONO e seus

alótropos

Alótropos do Enxofre (S)

O mesmo átomo formando

DIFERENTES SUBSTÂNCIAS COM

PROPRIEDADES DIFERENTES

Alótropos do Oxigênio (O)

GÁS OXIGÊNIO E GÁS OZÔNIO

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Alótropos do Fósforo (P)

Um mesmo elemento com

estrutura diferente tem propriedades

diferentes

SUBSTÂNCIAS E MISTURAS SUBSTÂNCIA: material formado por moléculas quimicamente iguais e, por isso, apresentam propriedades definidas. MISTURA: É a união de dois ou mais tipos de substâncias.

Substância pura simples : é constituída de uma molécula formada por átomos do mesmo elemento químico (mesmo tipo de átomo).

Substância pura composta: é constituída por um tipo de molécula formada por mais de um elemento químico.

Mistura: é formada por duas, ou mais, substâncias, sendo cada uma destas denominada componente.

Mistura: é formada por duas, ou mais, substâncias, sendo cada uma destas denominada componente.

CLASSIFICAÇÃO DAS MISTURAS

Fase: em uma mistura, é cada uma das porções que apresenta aspecto homogêneo ou uniforme.

Mistura homogênea: toda mistura que apresenta uma única fase.

Mistura heterogênea: toda mistura que apresenta pelo menos duas fases.

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Água (H2O) + açúcar dissolvido (C12H22O11)

Aspecto visual contínuo: uma única fase

Óleo(CxHy) + água (H2O)

Aspecto visual descontínuo: duas

fases

Água gaseificada

Aspecto visual descontínuo:

duas fases

EXEMPLO: Duas ou mais substâncias puras quando reunidas formam um sistema homogêneo ou heterogêneo

Misturas Homogêneas e Heterogêneas

• Misturas Homogêneas - não é possível distinguir os componentes da mistura, mesmo observando ao microscópio.

• Misturas Heterogêneas -geralmente é possível distinguir a olho nu os diferentes componentes que a constituem.

Leite e sangue – Misturas heterogêneas

SISTEMAS

HOMOGÊNEOS

SISTEMAS

HETEROGÊNEOS

SUBSTÂNCIAS

PURAS

MISTURAS DE

UMA FASE

MISTURAS DE

MAIS DE UMA

FASE

SUBSTÂNCIAS

EM MUDANÇA

DE ESTADO

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• Pontos de Fusão (PF) e Pontos de Ebulição

(PE) são duas propriedades que podem ser

utilizadas para caracterizar e identificar

substâncias, logo, são consideradas

Propriedades Específicas da Matéria.

• A utilidade prática de saber pontos de

fusão e ebulição de determinada

substância é prever as faixas de

temperatura em que uma substância é

sólida, líquida ou gasosa.

• Exemplo:

Água

Etanol

0ºC 100ºC

sólido líquido gasoso

-114ºC 78ºC

sólido líquido gasoso

Substâncias Puras

A temperatura se mantém inalterada

desde o início até o fim de todas as suas

mudanças de estado físico (fusão, ebulição,

solidificação, etc.).

MUDANÇAS DE FASE

A matéria se apresenta em três estados de agregação (ou fase) distintos: sólido, líquido e gasoso.

Fase Forças de atração

Energia Tempera-tura

Forma Volume

Sólida Fortes Pequena Baixa Definida Definido

Líquida Moderadas Moderada Média Variável Definido

Gasosa Fracas Grande Alta Indefinida Indefinido

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Diagramas de Mudanças de Estado Físico

O gráfico de mudança de estado de qualquer

substância pura apresenta SEMPRE dois patamares

(temperatura constante). 100

vapor

d'águaágua

+

vapor

d'água

águagelo

+

água

gelo

estado

sólido

estado

líquido

estado

gasoso

fusão

solidificação

ebulição

condensação

temperatura (graus Celsius)

0

Gráfico de aquecimento de Substância Pura (Processo Endotérmico)

Misturas

É a reunião de duas ou mais substâncias, sem que

haja perda de suas propriedades e sem formação de

substância nova .

Em uma mistura, as temperaturas de mudanças de

estado não apresentam patamares constantes.

Gráfico de aquecimento de Mistura (Processo Endotérmico)

• Existem misturas que mantêm o ponto de fusão

constante (mistura eutética) ou o ponto de

ebulição constante (mistura azeotrópica).

• Para facilitar o entendimento verifique os gráficos

a seguir:

Gráfico da Mistura Eutética: (sólido + sólido)

1- Linha Vermelha: A mistura encontra-se no estado sólido e vai aumentando a

temperatura. 2- Linha Azul: A mistura encontra-se no

estado sólido e líquido, mantendo a temperatura constante durante tal

mudança de estado (fusão). 3- Linha Verde: A mistura encontra-se no estado líquido e vai aumentando a

temperatura. 4- Linha Marrom: A mistura encontra-

se no estado líquido e vapor, não mantendo a temperatura constante

durante a vaporização. 5- Linha Cinza: A mistura encontra-se

no estado de vapor (gás) e vai aumentando a temperatura.

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Gráfico da Mistura Azeotrópica: (líquido + líquido)

• 1- Linha Vermelha: A mistura encontra-se no estado sólido e vai aumentando a temperatura. 2- Linha Azul: A mistura encontra-se no estado sólido e líquido, não mantendo a temperatura constante durante a mudança de estado físico (fusão). 3- Linha Verde: A mistura encontra-se no estado líquido e vai aumentando a temperatura. 4- Linha Marrom: A mistura encontra-se no estado líquido e gasoso, mantendo a temperatura constante durante a vaporização. 5- Linha Cinza: A mistura encontra-se no estado de vapor (gasoso) e vai aumentando a temperatura.

Mistura eutética

Ponto de fusão

Chumbo (93%) + estanho (7%)

183

C

Chumbo (87%) + antimônio (13%)

246

C

Bismuto (58%) + estanho (42%)

133

C

Mistura azeotrópica

Ponto de ebulição

Acetona (86,5%) + metanol (13,5%)

56

C

Álcool etílico (7%) + clorofórmio (93%)

60

C

Álcool fórmico (77,5%) + água (22,5%)

107,3

C

TF/TE e as variações de Pressão Atmosférica

• Os pontos de fusão e ebulição de uma mesma

substância podem variar significativamente

dependendo da Pressão Atmosférica local.

• A Pressão Atmosférica varia sensivelmente com a

altitude local.

O que é pressão?

A experiência de Torricelli Pressão Atmosférica

• A atmosfera terrestre é composta por vários gases, que exercem uma

pressão sobre a superfície da Terra.

• Essa pressão, denominada pressão atmosférica, depende da altitude

do local, pois à medida que nos afastamos da superfície do planeta, o

ar se torna cada vez mais rarefeito, e, portanto,

exercendo uma pressão cada vez menor.

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• A pressão média em um determinado local

varia durante o ano.

• Além disso, a pressão atmosférica também

varia com a altitude do lugar.

• Exemplos:

Em Fortaleza, ao nível do mar, a pressão é

1 atmosfera, isto é, 760 mmHg.

Em São Paulo, a 820 metros de altitude, ela cai um pouco.

Em La Paz, capital da Bolívia, a 3600 metros de altitude,

ela já cai para 2/3 (0,66 atm ou 507 mmHg) de uma

atmosfera. Aí o ar fica rarefeito, a quantidade de oxigênio

é menor.

Quanto maior a pressão de vapor de um gás,

maior a energia cinética deste e,

consequentemente, menor o ponto de fusão e

ebulição desta substância (maior facilidade em

mudar de estado físico).

Para uma mesma substância, quanto maior a

altitude, maior a pressão de vapor de um gás,

pois menor será a pressão atmosférica.

Lembrando: em diferentes altitudes, teremos

diferentes pressões de vapor e TF e TE para uma

mesma substância.

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO • Considere os sistemas a seguir, em que os átomos

são representados por esferas:

Determine onde encontramos: a) Substância pura; b) Mistura; c) Duas substâncias simples;

d) Somente substância composta.

Considere apenas o sistema III, determine: a) O número de átomos presentes; b) O número de

elementos químicos; c) O número de moléculas; d) O

número de substâncias;

I II III IV

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2. Considere o sistema representado abaixo.

Pode-se descrever o sistema em questão

como constituído por:

• A) Três fases e um componente.

• B) Duas fases e dois componentes.

• C) Três fases e dois componentes.

• D) Três fases e três componentes.

3. Os diferentes tipos de matéria podem ser classificados em dois grupos: Substâncias puras e misturas. As substâncias puras podem ser simples e compostas. Considerando esse modo de classificação, julgue as afirmativas:

I. O ar atmosférico é uma substância pura.

II. A água é uma substância simples.

III. O oxigênio e o ozônio são substâncias distintas, embora constituídas por átomos de um mesmo elemento.

IV.A matéria que contém três tipos de moléculas é uma substância composta.

V. A matéria que contém apenas um tipo de molécula é uma substância simples, mesmo que cada molécula seja formada por dois átomos diferentes.

4. Observe os seguintes fatos:

I – Uma pedra de naftalina deixada no armário.

II – Uma vasilha com água deixada no freezer.

III – Uma vasilha com água deixada no fogo.

IV – O derretimento de um pedaço de chumbo quando aquecido.

Nestes fatos estão relacionados corretamente os seguintes fenômenos:

a) I–sublimação, II–solidificação, III–vaporização, IV–fusão.

b) I–sublimação, II–solidificação, III–fusão, IV–vaporização.

c) I–fusão, II–sublimação, III–vaporização, IV– solidificação.

d) I–vaporização, II–solidificação, III–fusão, IV– sublimação.

e) I–vaporização, II–sublimação, II–fusão, IV– solidificação.