Pré Militar Prof. Renan Campos Quimica 1

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Quimica
O que é química?
Em tempos antigos era fácil responder
essa pergunta. A definição tradicional
soaria algo como: Química é a ciência
que estuda a natureza, a matéria e
suas propriedades e transformações.
Esta serviu muito bem até 1930, época
em que se dividia a ciência em duas
partes.
A
primeira
correspondia
à
física, química, geologia e astronomia e
a outra tratava da botânica e zoologia.
Esta
classificação
ainda
é
usada,
entretanto o surgimento de áreas novas
de
grande
importância
(como
a
bioquímica e a oceanografia) fez com
que se pensasse que estas linhas
divisórias entre as ciências não eram
mais tão nítidas. A química nos tempos
atuais se sobrepõe com várias outras
áreas. Um exemplo claro é a FísicoQuímica, que é o estudo químico de um
sistema
relacionado
a
aspectos
e
propriedades
físicas,
tais
como
a
termoquímica,
cinética
química
e
eletroquímica (que serão estudados em
unidades posteriores).
Então, a conclusão que tiramos é que
é praticamente impossível determinar
uma definição moderna e abrangente de
química.
Entretanto,
a
definição
operacional é válida: Química é o que
os químicos fazem.
Matéria: tudo aquilo que ocupa lugar no
espaço e possui massa, ou seja, um
lápis, uma cadeira, um avião, uma
pessoa, o ar, um pedaço de tronco de
árvore,
todos
esses
são
alguns
exemplos de matéria.
Corpo: porção limitada de
Exemplo: pedaço do tronco
árvore.
matéria.
de uma
Objeto: é uma porção limitada da
matéria que tem determinada aplicação.
Exemplo: lápis.
Os estados físicos da matéria
O
estado
sólido apresenta
maior
aproximação das moléculas ou átomos.
As partículas ficam mais afastadas no
estado gasoso.
Ponto de fusão: temperatura na qual
um sólido transforma-se em líquido ou
um líquido transforma-se num sólido.
Ponto de ebulição: temperatura na
qual um líquido transforma-se em gás
ou um gás transforma-se num líquido.
Sistema: Porção limitada da matéria
para algum estudo ou observação.
Sistema
aberto:
troca
matéria
e
energia com o ambiente.
Sistema fechado: troca apenas energia
com o ambiente.
Sistema isolado: não ocorrem trocas
com o ambiente.
Substâncias
A figura acima representa soluções
em sistemas abertos. Cada um dos
sistemas
contendo
substâncias
diferentes.
Existem
inúmeros
tipos
de
substâncias
e
são
formadas
por
partículas muito pequenas denominadas
átomos.
Cada
tipo
de
átomo
é
representado por um elemento químico,
que possui nome e símbolo:
Hidrogênio
Oxigênio
Flúor
Carbono
Enxofre
Alumínio
H
O
F
C
S
Al
Molécula é uma partícula formada pela
união de átomos iguais ou diferentes. É
a menor estrutura de uma substância
pura que mantém as propriedades desta
substância.
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Substâncias
Simples:
são
formadas
por
apenas
um
elemento químico. Exemplos:
Gás Cloro
Iodo
Gás Hidrogênio
Gás Ozônio
Ácido Sulfúrico
Ferro metálico
Quimica
aquelas
tipo
de
Cl2
I2
H2
O3
H2SO4
Fe
Alotropia é o fenômeno em que átomos
de um mesmo elemento químico formam
duas substâncias simples diferentes.
Ocorre alotropia entre os elementos
oxigênio (O2 e O3), carbono (grafite,
diamante e fulereno), fósforo (branco e
vermelho)
e
enxofre
(rômbico
e
monoclínico) principalmente.
Misturas: São sistemas contendo duas
ou mais tipos de substâncias. Numa
mistura, as temperaturas de fusão e de
ebulição não permanecem constantes,
gerando uma faixa de mudança de
estado:
Substâncias compostas: são formadas
por dois ou mais tipos de elementos
químicos. Esse tipo de substância
também
é
chamado
decomposto.
Exemplos:
Água
Gás carbônico
Álcool
Sal de cozinha
Ácido sulfúrico
Gás natural
(GNV)
H2O
CO2
C2H6O
NaCl
H2SO4
CH4
Moléculas:
Conjunto
de
átomos
conectados
por
meio
de
ligações
químicas. Formam as substâncias.
Misturas eutéticas: São aquelas em que
mesmo não sendo uma substância pura,
a temperatura do ponto de fusão
permanece
constante
durante
a
mudança de estado físico. Exemplo:
álcool
+
água
em
quantidade
específica.
Substâncias puras: são substâncias que
apresentam apenas moléculas iguais
entre si. Ou seja:
• Um copo numa mesa contendo apenas
água (apenas moléculas de água!) é um
sistema aberto com uma substância
pura composta.
• Um cilindro contendo gás oxigênio
(O2) é um sistema fechado contendo
uma substância pura simples.
Durante a mudança de estado físico, as
temperaturas de fusão e de ebulição
permanecerão constantes. O gráfico
abaixo demonstra as mudanças de
estado para uma substância pura em
que T é a temperatura.
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Misturas azeotrópicas: são aquelas em
que a temperatura do ponto de ebulição
permanece
constante
durante
a
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mudança de estado físico. Exemplo:
Bronze em percentagem específica.
Sistema heterogêneo com 3 fases.
Fenômenos físicos e químicos
Sistemas
Heterogêneos.
Homogêneos
e
Ao
observarmos
dois
sistemas
diferentes: uma garrafa contendo álcool
de cozinha (mistura de água + álcool) e
um
copo
com
água
e
óleo,
imediatamente notamos a diferença. No
primeiro caso vemos apenas uma fase.
No caso 2 vemos duas fases bem
definidas, a da água abaixo e do óleo
acima.
Fenômenos físicos são aqueles que
não alteram a natureza da matéria. Ou
seja, água passando do sólido (gelo)
para o líquido e depois para vapor, são
mudanças de estado pois H2O continua
sendo H2O independente da forma à
qual se encontra. Fenômenos físicos
são sempre reversíveis. Exemplos:
Mudança de estado:
Mistura de substâncias:
Água
caso
1
caso 2
Caso 1: mistura homogênea.
Caso 2: mistura heterogênea.
Fase: cada uma das partes homegêneas
de um sistema será uma fase. Então
uma
mistura
deve
necessariamente
conter dois ou mais componentes. Se
esses componentes apresentarem uma
fase
apenas,
será
homogênea.
Se
apresentar mais de uma fase, será
heterogênea.
Areia
Fenômenos químicos são aqueles
que mudam a natureza da meteria, ou
seja,
alteram
suas
propriedades
moleculares
por
meio
de
reações
químicas.
Alguns exemplos:
Ácidos com bases:
HCl + NaOH Æ NaCl + H2O
Queima do álcool comum:
C2H6O + 3O2 Æ 2CO2 + 3H2O
O
lado
esquerdo
das
equações
químicas é chamado de reagentes. O
lado direito de produtos. Fenômenos
químicos podem ser reversíveis ou
irreversíveis.
Exercícios
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01)
(EEAR)
Indique
o
grupo
de
materiais em que todos são misturas.
a) ar, gasolina e prata
b) aço, bronze e madeira
c) leite, sangue e oxigênio
d) água mineral, latão e cobre.
02)
(EEAR)
Qual
das
alternativas
abaixo apresenta uma seqüência com
dois
átomos,
duas
moléculas
de
substância simples e três moléculas de
substância composta, respectivamente?
a) 2H, 2O, 3N
b) H2, O2, NH3
c) 2H2, 2O2, H2O
d) 2H, 2O3, 3H2O
03) (PUC-MG) Considere os sistemas
abaixo:
I. Água, gelo e álcool.
II. Fósforo branco, fósforo vermelho e
sulfeto de carbono.
III. Oxigênio, ozônio e nitrogênio.
IV. Diamante, grafite e gás carbônico.
V.
Enxofre
rômbico,
enxofre
monoclínico e sulfeto de hidrogênio.
São
sistemas
homogêneo
e
heterogêneo, respectivamente:
a) I e II
b) I e III
c) II e III
d) III e V
e) IV e V
04)
Quantas
fases
são
distinguir neste sistema?
a)
b)
c)
d)
e)
possíveis
2
3
4
5
6
05)
(ACAFE-SC)
Com
relação
fenômenos, pode-se afirmar que:
a
a)
Nos físicos, altera-se a natureza
íntima
da
matéria,
enquanto
nos
químicos não.
4
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b)
Nos
químicos
altera-se
a
natureza íntima da matéria enquanto
nos físicos não.
c)
Nos
físicos
têm-se
apenas
processos irreversíveis.
d)
Nos
químicos
tem
apenas
processos reversíveis.
e)
Tanto nos físicos quanto nos
químicos ocorre quebra de ligações
entre os átomos.
06)
(FGV-SP)
Pode-se
exemplificar
como sistema homogêneo a mistura de:
a)
Vapor de água + gás carbônico
b)
Gelo + solução aquosa de glicose
c)
Óleo + solução aquosa de cloreto
de sódio
d)
Água + mercúrio
e)
Areia + etanol
07)
(UNIFESP/SP)
Numa
síntese
química, foi obtido um sólido, que se
supõe ser uma substância pura X. Na
determinação do ponto de fusão do
sólido,
observou-se
que:
I. o processo de fusão iniciou-se numa
temperatura bem inferior à tabelada
para
a
substância
pura
X
II. o intervalo de temperatura medido
entre o início e o término do processo
de
fusão
é
grande.
Com base nessas observações, pode-se
concluir corretamente que:
a) o sólido obtido contém no mínimo
duas substâncias;
b) o sólido obtido é constituído apenas
por cristais da substância pura X;
c) a quantidade de sólido utilizado na
determinação
foi
menor
que
a
necessária;
d) a quantidade de sólido utilizado na
determinação
foi
maior
que
a
necessária;
e) a pressão atmosférica local é maior
do que a pressão ao nível do mar.
08)
(MACKENZIE/SP)
Dentre
as
transformações
citadas
nas
alternativas, aquela que representa um
fenômeno físico é:
a) a secagem de uma roupa molhada;
b) a fermentação do vinho;
c) o apodrecimento de uma fruta;
d) a queima de um fósforo;
e) o cozimento de um legume.
09) (UFPR) Considere
sistemas:
I. gelo, água e óleo;
II. água com gás e gelo;
os
seguintes
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III. gelo, óleo, salmoura leve e granito.
O número de fases de cada um é,
respectivamente:
a) I – 3; II – 3; III – 6;
b) I – 4; II – 2; III – 4;
c) I – 3; II – 3; III – 4;
d) I – 2; II – 2; III – 5;
e) I – 3; II – 2; III – 4.
10) (UECE – CE) “... a mica se misturou
mais intimamente com o feldspato e o
quartzo para formar a rocha por
excelência, a pedra mais dura de todas,
a que suporta, sem ser esmagada, os
quatro andares terrenos do globo...” (do
livro Viagem ao Centro da Terra, de
Júlio Verne). A rocha mencionada pelo
autor é:
a) uma mistura heterogênea – o granito
b) uma substância pura – o calcário
c) uma mistura homogênea – o mármore
d) uma liga metálica – a pirita
11) (UEG – GO)
Para as substâncias puras, as
mudanças de estado ocorrem a
temperatura constante. Já nas misturas
homogêneas, essa temperatura varia,
ou seja, a temperatura no início da
mudança de estado é diferente daquela
no final.
HARTWIG, Souza, Mota: Química GeralInorgânica, v.1. São Paulo: Scipione,
1999.
Marque a alternativa incorreta:
a) O trecho e1e2 corresponde à fusão
da substância.
b) O trecho e1e2 corresponde à
ebulição da substância.
c) A temperatura de ebulição da mistura
homogênea água + açúcar é sempre
maior que a temperatura de ebulição do
solvente puro.
d) O trecho e'1e'2 corresponde à
ebulição da mistura.
e) A temperatura de solidificação da
mistura é sempre menor que a do
solvente puro.
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12) (UFERSA – RN) Considerando-se a
reação:
C + H2O Æ CO + H2
Entre reagentes e produtos estão
presentes
a) 2 substâncias simples e 2
compostas.
b) 1 substância simples e 3 compostas.
c) 3 substâncias simples e 1 composta.
d) 4 substâncias simples.
e) 4 substâncias compostas.
13) (PUC – MG) Não representa um
fenômeno químico:
a) precipitação da chuva.
b) fermentação da massa na fabricação
de pães.
c) dissolução de um comprimido
efervescente em água.
d) destruição da camada de ozônio.
14) (UFPB) Elementos, compostos e
misturas constituem a essência da
Química, uma vez que é com estes que
se trabalha no laboratório. Face ao
exposto, considere os sistemas abaixo:
I. óleo-água
II. sal dissolvido em água
III. enxofre
IV. cloreto de sódio
É correto afirmar que o(s) sistema(s):
a) I e II são monofásicos.
b) II e IV são substâncias puras.
c) III e IV mudam de estado físico à
temperatura constante.
d) I e II podem ter seus componentes
separados apenas por meio de
destilação.
e) IV é constituído por uma fase e dois
componentes.
15) (UEL – PR) Propriedades físicas
como densidade, ponto de fusão e
ponto de ebulição são importantes para
identificar e diferenciar quando um
sistema é composto por uma substância
pura ou por uma mistura. Analise os
gráficos, a seguir, que representam
mudanças de estado físico.
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Em relação às mudanças de estado
físico, é correto afirmar:
a) O segmento T1 T1’ no gráfico B
caracteriza uma substância pura.
b) O gráfico A representa a mudança de
estado físico de uma mistura eutética.
c) O gráfico B representa a mudança de
estado físico de uma mistura
azeotrópica.
d) O gráfico A representa a mudança de
estado físico de uma mistura trifásica.
e) O gráfico B representa a mudança de
estado físico de uma mistura que
apresenta ponto de ebulição não
definido.
16) (UFRR) As transformações podem
ser divididas em: químicas e físicas.
Assinale a alternativa que apresente
apenas transformações químicas:
a) fusão do gelo, condução de corrente
elétrica por um metal.
b) evaporação da água dos oceanos
para obtenção de sal, obtenção de
iogurte.
c) enferrujamento de um prego, queima
da gasolina em um motor.
d) dissolução de sal de cozinha em
água, fusão do ferro.
e) sublimação da naftalina, combustão.
Métodos de Separação
Catação: os grãos ou fragmentos de um
dos componentes são pegos com as
mãos ou com uma pinça.
Ventilação: pela mistura passa-se uma
corrente
de
ar
e
este
arrasta
o
componente mais leve.
Levigação: pela mistura passa-se uma
corrente de água e esta arrasta o
componente mais leve.
Quimica
outro líquido ou de dois componentes
líquidos
imiscíveis.
Esse
método
consiste
em
deixar
a
mistura
em
repouso e o componente mais denso,
sob a ação da força da gravidade,
formará a fase inferior e o menos denso
ocupará a fase superior.
Centrifugação: é usada para acelerar a
decantação da fase mais densa de uma
mistura heterogênea constituída de um
componente sólido e outro líquido. Esse
método consiste em submeter a mistura
a um movimento de rotação intenso de
tal forma que o componente mais denso
se deposite no fundo do recipiente. Nos
laboratórios
de
análise
clínica
o
sangue,
que
é
uma
mistura
heterogênea,
é
submetido
a
centrifugação para separação dos seus
componentes.
Filtração:
Na
filtração,
é
feito
a
passagem da mistura através de filtros
que possuem tamanhos diferentes. As
partículas retidas são de tamanho maior
do que poros do filtro. É um método
simples e barato.
Destilação simples: é usada para
separar misturas homogêneas quando
um dos componentes é sólido e o outro
líquido. A destilação simples é utilizada
quando há interesse nas duas fases.
Este processo consiste em aquecer a
mistura
em
uma
aparelhagem
apropriada,
como
a
esquematizada
abaixo, até que o líquido entre em
ebulição. Como o vapor do líquido é
menos denso, sairá pela parte superior
do balão de destilação chegando ao
condensador, que é refrigerado com
água, entra em contato com as paredes
frias, se condensa, voltando novamente
ao estado líquido.
Separação magnética: pela mistura
passa-se
um
imã,
se
um
dos
componentes
possuir
propriedades
magnéticas,
este
será
atraído
e
consequentemente separado.
Peneiração:
Se
a
mistura
possuir
diferentes tamanhos de grãos pode-se
utilizar uma peneira.
Decantação: usado para separar os
componentes de misturas heterogêneas
constituídas de um componente sólido e
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Destilação Fracionada: é usada na
separação de misturas homogêneas
quando os componentes da mistura são
líquidos. A destilação fracionada é
baseada
nos
diferentes
pontos
de
ebulição dos componentes da mistura.
A técnica e a aparelhagem utilizada na
destilação fracionada são as mesmas
utilizadas
na
destilação
simples,
entretanto
deve
ser
colocada
uma
coluna de fracionamento no balão de
destilação.
Quimica
18) (CEFET – MG) A maioria das
substâncias é encontrada na natureza
sob a forma de misturas, tais como
rochas, solo, gases da atmosfera, água
do mar, água dos rios. A separação
dessas substâncias ocorre de
diferentes maneiras, dependendo das
características de seus componentes.
A partir dessas informações, é correto
concluir que se separa (m)
a) o sal da água do mar através de
filtração.
b) os componentes do petróleo por
destilação.
c) os gases, nitrogênio e oxigênio por
sifonação.
d) o pó de café da mistura de café por
decantação.
19) (FMTM – MG) A figura apresenta um
fluxograma para separação dos
componentes de uma mistura contendo
sal de cozinha e areia.
17) (CEFET – SP) Aquecendo-se o leite
até ficar morno e acrescentando-se
vinagre, formam-se grumos de um
material sólido que é a caseína, uma
das proteínas do leite. Coando-se em
um pano, separa-se a caseína.
Continuando-se a aquecer o líquido
restante até a ebulição, forma-se outro
material sólido, que é outra proteína do
leite, a albumina. Coando-se
novamente, separa-se a albumina.
Deixando-se evaporar o líquido
restante, forma-se um resíduo sólido de
sabor adocicado, constituído
principalmente pelos açúcares e sais
minerais do leite. Os processos de
separação de misturas que permitiram,
nesse procedimento, a obtenção da
caseína, da albumina e do resíduo
adocicado são, respectivamente:
a) filtração; filtração; cristalização.
b) filtração; filtração; levigação.
c) filtração; levigação; centrifugação.
d) decantação; centrifugação;
destilação.
e) decantação; filtração; destilação.
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Os processos das operações 1, 2 e 3
são, respectivamente:
a) sedimentação, destilação e filtração.
b) decantação, filtração e
centrifugação.
c) decantação, centrifugação e
filtração.
d) dissolução fracionada, filtração e
evaporação.
e) dissolução fracionada, centrifugação
e filtração.
20) (UFPE) Uma mistura é constituída
de areia, óleo, açúcar e sal de cozinha.
A melhor seqüência experimental para
separar essa mistura em seus
constituintes puros é:
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a) destilação do óleo, filtração da
areia, dissolução do sal e do açúcar em
água.
b) dissolução do açúcar e do sal em
água, filtração da areia, decantação do
óleo, recristalização fracionada da fase
aquosa.
c) filtração, dissolução do açúcar e do
sal em água, decantação do óleo e
destilação da fase aquosa.
d) destilação do óleo, dissolução do sal
e do açúcar em água e separação da
areia por filtração.
e) filtração do óleo e simples catação
dos componentes da fase sólida.
21) (FUVEST – SP) O ciclo da água na
natureza, relativo à formação de
nuvens, seguida de precipitação da
água na forma de chuva, pode ser
comparado, em termos das mudanças
de estado físico que ocorrem e do
processo de purificação envolvido, à
seguinte operação de laboratório:
a) sublimação
b) filtração
c) decantação
d) dissolução
e) destilação
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