Preparação P. Aferição Parte 3

PREPARAÇÃO PARA A PROVA DE AFERIÇÃO 2016-17
CIÊNCIAS FÍSICO-QUÍMICAS
PARTE 3: QUÍMICA – 7º ANO DE ESCOLARIDADE
Tema B – A Terra em transformação - I - Materiais
Materiais:
Substâncias e misturas de substâncias:
Substâncias puras: uma só substância.
Misturas: formadas por duas ou mais substâncias.
Naturais:
Sintéticos:
(já existem na Natureza)
Rochas,
madeira;
Ar
atmosférico; água e água
(são fabricados pelo
Homem em laboratório).
Nylon, licra, plástico.
do mar;
Manufaturados:
Móveis de madeira; vidro;
Quando são tratados pelo Homem:
camisola de lã; calças de
algodão.
Alguns exemplos de misturas coloidais são o leite, o sangue, a maionese, a gelatina, a pasta de dentes, as tintas, as
espumas, o chantili, entre outras.
Soluções: são misturas homogéneas de duas ou mais substâncias
originam
Soluto
+
Solução
Solvente
(mistura homogénea)
É o Exemplo:
que se dissolve no solvente
É o que dissolve o soluto
Algumas regras para identificar o solvente:
1. Numa mistura homogénea de um sólido e de um líquido, o solvente é o líquido (p.e. na água salgada a água é o
solvente – solução aquosa – e o cloreto de sódio é o soluto).
2. Numa mistura homogénea de vários líquidos ou de vários gases, o solvente é aquele que se encontra em maior
quantidade (p.e. no ar o solvente é o N2 e um dos solutos é o O2).
Concentração mássica (cm):
Para concentrar uma solução: adicionar soluto.
Para diluir uma solução: adicionar solvente.
Exemplo de cálculo: Qual a concentração mássica da solução A?
Massa de soluto = 3g
Volume da solução = 150cm3
1
cm 
3 (g)
 0,02 g / cm 3
3
150 (cm )
Propriedades físicas que caracterizam as substâncias: Ponto de fusão (p.f.); Ponto de ebulição (p.e.); massa volúmica
/ densidade (ρ).
Ponto de fusão: é a temperatura à qual uma determinada substância funde, ou seja, passa do estado sólido ao estado
líquido (ou vice-versa). O ponto de fusão é característico de uma determinada substância, identificando-a. Durante a
fusão de uma substância pura a temperatura mantém-se constante. Exemplo: o ponto de fusão da água é 0 °C.
Ponto de ebulição: é a temperatura à qual uma determinada substância entra em ebulição, ou seja, passa do estado
líquido ao estado gasoso (ou vice-versa). O ponto de ebulição é característico de uma determinada substância,
identificando-a. Durante a ebulição de uma substância pura a temperatura mantém-se constante. Exemplo: ponto de
ebulição da água é 100 °C. Os gráficos seguintes evidenciam que durante a fusão e ebulição a temperatura permanece
constante (substância pura) ou pode variar (mistura).
Mudanças de estado físico:
Massa volúmica (ρ): Tal como o ponto de fusão e o ponto de ebulição, a massa volúmica, também é característica de
uma substância. Esta grandeza corresponde à razão entre a massa
massa da substância
de uma substância e o volume por ela ocupado.
massa volúmica (  ) 
volume ocupado
Exemplo de cálculo:
m = 6,2 g
V = 10cm3
 madeira 
6,2 ( g )
 0,62 g / cm 3
3
10(cm )
A densidade de uma substância corresponde à comparação entre a massa volúmica dessa substância e da água (para
sólidos e líquidos). No caso dos gases o termo de comparação é a massa volúmica do ar. Um método para calcular a
massa
volúmica
de
uma
substância e medir a sua massa
(balança) e medir o seu volume
pelo deslocamento de volumes.
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Processos de separação: Para separar os constituintes de uma mistura pode-se recorrer a diferentes processos de
separação. Os processos de separação permitem separar diferentes substâncias que inicialmente foram juntas, mantendo
as suas propriedades características.
Processos de separação de misturas heterogéneas
Filtração: processo que permite separar partículas sólidas que se encontram em
suspensão num líquido ou numa solução. Utiliza-se um papel de filtro adequado,
que permite reter as partículas sólidas, estas constituem o resíduo. A solução que
atravessa os poros do papel de filtro designa-se por filtrado.
Exemplos: Separar água e grãos de pimenta; Separar água e café moído.
Decantação: processo físico que permite separar um sólido depositado no fundo de um
recipiente que contém um líquido. Na decantação transfere-se o líquido de um recipiente para
o outro com o auxílio de uma vareta. Exemplo: Separar areia grossa e água.
Decantação em funil: processo que permite separar dois ou mais líquidos imiscíveis (que não
se misturam), com base na diferença de densidades dos líquidos, para tal utiliza-se um funil de
decantação. Exemplo: Separar água e azeite
Centrifugação: processo que permite separar, com maior rigor, partículas sólidas de pequenas
dimensões que se encontram em suspensão num líquido, por ação de uma centrifugadora (esta
realiza um movimento de rotação a alta velocidade). Exemplos: Enxofre em pó em suspensão
na água; Cinza em suspensão em água
Peneiração: processo que permite separar as misturas sólidas formadas por
constituintes cujos “grãos” têm diâmetros diferentes, para tal utilizam-se as
peneiras. Exemplos: Separar farelo da farinha; separar areia de cascalho
Separação magnética: processo utilizado quando um dos componentes da mistura apresenta
propriedades magnéticas, ou seja, é atraído através do uso de um íman. O íman separa sólidos
magnéticos dos não magnéticos. Exemplo: Separar uma mistura de limalha de ferro e farinha;
Processos de separação de misturas homogéneas:
Ebulição do solvente: processo usado para recuperar um sólido (soluto) dissolvido numa
solução, por meio da ebulição do solvente. Exemplo: água e açúcar.
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Cristalização: processo que consiste na evaporação lenta do solvente, à temperatura ambiente,
permitindo a recuperação do soluto sob a forma de cristais. Exemplo: Evaporação lenta de uma
solução de sulfato de cobre em água com formação de cristais.
Destilação simples: processo que permite separar dois
líquidos miscíveis com pontos de ebulição diferentes. O
líquido de menor ponto de ebulição evapora primeiro,
condensando de seguida, separando-se assim do outro
líquido. Exemplo: destilação do vinho (obtenção da
aguardente).
Destilação fracionada: processo usado para separar dois ou
mais líquidos miscíveis com pontos de ebulição muito
próximos.
Exemplo: separar os diferentes constituintes do petróleo bruto
nas torres petroquímicas.
Cromatografia: processo que permite identificar os diferentes componentes dissolvidos numa solução. Baseiase no facto dos diferentes solutos, serem arrastados
com velocidades diferentes ao longo de uma tira de
papel adequado (fase estacionária), embebida numa
determinada mistura de líquidos (fase móvel à qual se
chama eluente). Exemplo: separação dos diferentes
componentes da tinta de um marcador.
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II – Transformações da Matéria
Transformações físicas: ocorrem sem formação de novas substâncias, apenas se alteram algumas
propriedades físicas das substâncias envolvidas. Exemplos: mudanças
de estado, dissoluções, rasgar uma folha de papel, serrar madeira,
esmagar bolachas, vidro a partir ou a ser moldado.
Transformações Químicas: ocorrem com a formação de novas
substâncias, com propriedades completamente diferentes das iniciais.
Exemplos: fósforo a arder, folhas verdes a amarelecer, digestão dos
alimentos, queimar madeira.
As transformações químicas podem ser provocadas por:
Ação do calor (termólise);
Ação da corrente elétrica (eletrólise);
Ação da luz (fotólise);
Junção de substâncias.
Ação mecânica;
Reação Química
Reação química: é outro nome que se pode dar a uma transformação química.
Aos materiais entre os quais se dá a transformação química (substâncias que reagem) chamamos reagentes.
Aos materiais que se formam a partir da transformação (produtos finais) designamos por produtos da reação.
Esquema de uma reação:
Exemplo: Esquema de palavras da eletrólise da água:
Transformações químicas por ação do calor: Há substâncias que se decompõem, por ação do calor, em duas
ou mais substâncias. É o caso do hidrogenocarbonato de sódio, também
designado por bicarbonato de sódio. O hidrogenocarbonato de sódio é um
sólido branco que, quando aquecido, se decompõe em carbonato de sódio
(sólido branco), dióxido de carbono (gás incolor) e vapor de água. O
hidrogenocarbonato de sódio é a substância inicial e o carbonato de sódio,
o dióxido de carbono e o vapor de água são as novas substâncias formadas.
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Transformações químicas como esta, em que uma substância se decompõe, por ação do calor, em duas ou
mais substâncias diferentes, designam-se por termólises. A termólise do hidrogenocarbonato de sódio
(NaHCO3) é uma transformação química que também ocorre, no dia-a-dia, por exemplo, quando se usa
fermento em pó (constituído por hidrogenocarbonato de sódio) na
confeção de bolos.
A massa dos bolos fica esburacada devido ao dióxido de carbono
(CO2) que se liberta aquando da cozedura da massa.
Os incêndios florestais, que tanto têm devastado o nosso país e muitas outras regiões do planeta, são também
transformações químicas que ocorrem por ação do calor.
Num incêndio, a madeira das árvores transforma-se em cinzas e em
dióxido de carbono e vapor de água, que vão para a atmosfera. Os
vulcões e as fumarolas são outras manifestações da atividade interior da
Terra, onde ocorrem transformações químicas por ação do calor.
Transformações químicas por ação da luz: A luz é um agente que desencadeia muitas transformações
químicas que ocorrem no nosso dia-a-dia.
 É por ação da luz que as folhas amarelecem no outono;
 É por ação da luz que as plantas verdes realizam a fotossíntese. Esta
transformação química é indispensável à existência de vida na Terra.
Durante a fotossíntese, as plantas verdes, isto é, as plantas com clorofila,
absorvem água (H2O) do solo e dióxido de carbono (CO2) da atmosfera e,
por ação da luz, transformam estas substâncias em glicose e oxigénio (O2).
A fotossíntese pode ser traduzida pelo seguinte
esquema de palavras:
Há também substâncias que se decompõem, por ação da luz, em duas ou mais substâncias diferentes. A esta
decomposição química dá-se o nome de fotólise. O cloreto de prata (AgCl)
decompõe-se, por ação da luz, em prata (Ag) e cloro Cl2).
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Transformações químicas por ação da corrente elétrica: Há substâncias como, por exemplo, a água e o
cloreto de cobre (II), que se decompõem por ação da corrente elétrica. Quando isso acontece dizemos que
ocorre uma eletrólise. A água (H2O) decompõe-se, por ação da corrente elétrica, em oxigénio (O2) e hidrogénio
(H2).
A decomposição química da água realiza-se num
dispositivo chamado voltâmetro ligado a um gerador de
corrente. O voltâmetro é constituído por duas pequenas
barras condutoras, chamadas elétrodos, presas no fundo de
uma tina onde se coloca a água. Sobre os elétrodos,
colocam-se
dois
tubos
de
ensaio
invertidos
e
completamente cheios de água. Para permitir a passagem
da corrente elétrica através da água, é necessário adicionar-lhe um pouco de ácido (H+). Logo que se fecha o
circuito elétrico, observa-se a libertação de gás junto de cada um dos elétrodos: Hidrogénio junto do elétrodo
negativo; Oxigénio junto do elétrodo
positivo.
O
hidrogénio
pode
ser
identificado aproximando o tubo de ensaio
da chama de uma lamparina. Como o
hidrogénio é combustível, arde na boca do
tubo, ouvindo-se um estalido. O oxigénio
pode ser identificado aproximando do tubo
de ensaio um pavio em brasa. Como o
oxigénio é comburente, a combustão do pavio aviva na sua presença.
O cloreto de cobre (II) (CuCl2), em solução aquosa, decompõe-se, por ação da corrente elétrica, em cloro (Cl2)
e cobre (Cu). A decomposição química do cloreto de cobre (II) pode
ser realizada num gobelé, com dois elétrodos de grafite ligados a um
gerador de corrente. Logo que se fecha o circuito elétrico, observa-se
que o elétrodo ligado ao polo negativo da pilha fica recoberto de cobre,
um sólido castanho-avermelhado; Junto do elétrodo ligado ao polo
positivo da pilha, liberta-se cloro, um gás com cheiro característico.
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A eletrólise é muito utilizada na indústria para obter determinadas substâncias químicas, purificar outras e, até
mesmo, para revestir metais mais económicos por metais mais
nobres, como ouro (Au) e prata (Ag).
Transformações químicas por ação mecânica: Há substâncias
que sofrem transformações químicas por ação mecânica, isto é,
devido a fricção ou choque entre materiais. É a energia libertada
nessa fricção ou choque que desencadeia a transformação
química.
O airbag é formado por um dispositivo que contém a mistura química de NaN3 (azida de sódio), KNO3 e SiO2 que
é responsável pela libertação do gás. Esse dispositivo está acoplado a um balão que fica no painel do automóvel e,
quando ocorre uma colisão (ou desaceleração), os sensores localizados no pára-choque do automóvel transmitem
um impulso elétrico (faísca) que causa a detonação da reação. Alguns centésimos de segundo depois, o airbag está
completamente cheio de gás nitrogénio (N2), salvando vidas. Quando se acende um fósforo, o clorato de potássio,
que é uma das substâncias que existe no fósforo, decompõe-se, por ação mecânica, em cloreto de potássio e
oxigénio.
Transformações químicas por junção de substâncias: Há transformações químicas que ocorrem de forma
espontânea, por junção de substâncias, à temperatura ambiente. Quando se
adiciona solução aquosa de hidróxido de sódio (NaHO) a uma solução aquosa
de sulfato de cobre (II), forma-se hidróxido de cobre (II) e sulfato de sódio
(Na2SO4). O hidróxido de cobre (II) forma um precipitado azul-escuro e o
sulfato de sódio fica dissolvido.
Quando se colocam pregos de ferro em solução
aquosa de sulfato de cobre (II), ao fim de algum
tempo, a cor da solução passa de azul a verde e, simultaneamente, forma-se um
depósito castanho-avermelhado.
As novas substâncias formadas são sulfato de ferro (II), que dá cor verde à solução,
e cobre, que é uma substância sólida de cor castanho-avermelhada.
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