Introdução à Química - Página Inicial · A química é uma ciência de forte cunho...
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Qual a idade da química?
É possível identificar a presença da química desde a idade do bronze (3,300 a.C.).
Ex.: Agricultura, conserva de alimentos, produção de cerveja, produção de sabão, etc.
Algumas perguntas...
• É possível modificar um princípio ativo de um medicamento para melhorar sua
eficácia e, ao mesmo tempo, reduzir seus efeitos colaterais?
Saúde
• Que avanços no desenvolvimento de fertilizantes e/ou pesticidas podem
maximizar o rendimento agrícola e minimizar os danos ao ambiente?
Alimentos
• Como podemos desenvolver novos materiais semicondutores para a indústria
microeletrônica?
Tecnologia
• É economicamente possível a obtenção de energia de forma “limpa” ou com
baixo dano ao planeta?
Energia
Mas afinal, o que é química?
“A Química é uma ramo da ciência que
descreve a matéria, suas propriedades,
transformações e a variação de
energia envolvida durante estes
processos.”
Fenômeno Químico
Altera a natureza da matéria.
Ex.: Queima de madeira;
Fermentação;
Conversão de vinho em vinagre;
Fenômeno Físico
Não altera a natureza da matéria.
Ex.: Transições de fase;
Rasgar papel;
A química e o método científico
A química é uma ciência de forte cunho experimental e, assim como os demais
ramos da ciência, está embasada no método científico.
Experimento
Resultados
Hipóteses
Mais experimentos
baseados na hipótese
Modificação ou
rejeição das
hipóteses
Resultados
negativos
Experimentos
suportam a
hipótese
Resultados
positivos
Teoria
A química e suas subáreas
Química
Educação Inorgânica
Orgânica
Analítica
Físico-química
Mineralogia
Química
Descritiva
Bioquímica
Petroquímica
Catálise
Química
Quântica
Ensino
Superior
Ensino Médio
Qualitativa
Quantitativa
Ambiental
“Matéria é tudo que possui massa e
ocupa lugar no espaço.”
Alguns conceitos importantes
“Corpo designa uma porção limitada de matéria.”
“Objeto caracteriza um corpo que, devido à
sua forma, se presta a uma determinada
finalidade ou uso.”
Massa e Peso
“Massa é a grandeza que usamos
como medida da matéria de um
corpo ou objeto. O kilograma (kg)
é a unidade do SI para medida de
massa.”
“Peso de um corpo é a força de
atração gravitacional sofrida pelo
mesmo. O Newton (N) é a unidade
do SI para medida de peso.”
Em química trabalhamos preferencialmente com massa, pois esta é uma
grandeza invariável para qualquer região do planeta.
O termo “peso atômico ou molecular” não é recomendado pois está
sujeito a aceleração da gravidade que não é, a priori, idêntica em qualquer ponto do
espaço.
Lei da Conservação da Matéria
“Não há uma mudança observável na quantidade de matéria durante
uma reação química ou mudança de estado.”
Esta lei é observada para toda e
qualquer reação química, sem
exceções. Desta forma, uma reação
nuclear não obedece esta lei.
Físicas Físicas
Propriedades da Matéria
Propriedades Gerais
Massa
Extensão
Impenetrabilidade
Divisibilidade
Compressibilidade
Elasticidade
Propriedades Específicas
Organolépticas
Químicas
Propriedades Físicas
Pontos de fusão e solidificação
Pontos de ebulição e condensação
Coeficiente de solubilidade
Dureza
Tenacidade
Brilho
Au
C
Estados físicos da Matéria
Propriedade Sólido Líquido Gas
Rigidez Rígido Fluido, assume a forma do recipiente
Preenche o volume total do recipiente
Expansão sob aquecimento
Baixa Baixa Expande infinitamente
Compressibilidade Baixa Baixa Facilmente compressível
Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas
“Elemento é toda e qualquer matéria que não pode
ser separada por um processo químico para dar
origem a substâncias mais simples.”
“Composto é caracterizado pela presença de dois ou mais elementos
distintos em um agregado.”
“Substâncias correspondem a toda matéria que
não pode ser separada por um processo físico.”
Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas
“Mistura é todo material que
pode ser separado por um
processo físico.”
As misturas podem ser classificadas em
homogêneas (uma única fase) e
heterogêneas (mais de uma fase), onde
fase é definida como uma mistura
indistinguivel entre dois ou mais
compostos.
Matéria
Misturas Substâncias Puras
Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas
Processo
Físico
Homogêneas
Heterogêneas
Elementos Compostos
Substâncias
Simples
Processo
Químico
Energia
“Energia pode ser descrita como a capacidade de realização de
trabalho. É tudo que pode modificar a matéria, seja posição, estado
físico e natureza química.”
A forma mais básica de energia é denominado energia mecânica, caracterizada como
o somatório das energias potencial e cinética de um corpo qualquer:
𝐸𝑐 =𝑚 𝑣2
2 𝐸𝑝 = 𝑚 𝑔 ℎ 𝑬 = 𝑬𝒄 + 𝑬𝒑
O Joule (J) é a unidade do SI para medida de energia.”
Lei da Conservação da Energia
“A energia do universo é constante, logo, não é possível criar ou destruir
energia, apenas transformá-la.”
Conversão de Matéria em Energia
Einstein (1879-1955), demonstrou que massa e energia estão intimamente
relacionadas e podem ser interconvertidas. Estas duas grandezas podem ser
descritas segundo a célebre equação:
𝑬 = 𝒎 𝒄𝟐 onde E é energia, m é massa e c e a velocidade
da luz no vácuo (3,0 × 108 m s-2).
Problema: Baseado nas ideias de Einstein, qual a quantidade de energia gerada
partindo-se de 1 kg de matéria?
𝐸 = 1 𝑘𝑔 × 3 × 108 𝑚𝑠−1 2
𝐸 = 9 × 1016 𝐽 ou 5 × 105 𝑀𝑊 ℎ−1
Equivale a 36x a capacidade máxima da usina hidrelétrica de ITAIPU!!! (14.000 MW h-1)