Ciências Químicas

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Matéria e Energia

A matéria é tudo que ocupa lugar no espaço e tem massa. Todos os objetos da vida cotidiana que podemos tocar ou espremer são compostas de átomos. Esta matéria atômica por sua vez é composta de interação de partículas geralmente subatômicas um núcleo de prótons e nêutrons, e uma nuvem de elétrons em órbita.

A energia é a capacidade de causar a mudança. O calor que nos aquece, a luz do Sol, de outras estrelas ou das lâmpadas, são formas de energia

Para que qualquer instrumento, máquina ou ferramenta funcione precisamos de algum tipo de energia, por exemplo, para que um computador funcione precisamos de energia elétrica, para o funcionamento de um abridor de latas precisamos da energia dos nossos músculos.

Propriedades da matéria:

Extensão: espaço que a matéria ocupa, seu volume.

Inércia: é a propriedade da matéria de resistir a qualquer variação de seu estado de repouso ou de movimento. É mais fácil empurrar um carro do que um caminhão, porque os corpos que apresentam maior inércia são aqueles que apresentam maior massa.

Massa: é a grandeza que usamos como medida da quantidade de matéria de um corpo ou objeto.

Peso: é a força de atração gravitacional (A atração gravitacional da Terra dá peso aos objetos e não permite que eles caiam ao chão) que a Terra exerce sobre um corpo. Todos os corpos abandonados próximos à superfície da Terra caem devido aos seus pesos, com velocidades crescentes, sujeitos a uma mesma aceleração, denominada aceleração da gravidade. A aceleração da gravidade é representada pela letra g.

Obs: Peso e massa de um corpo não são a mesma coisa, o peso de um corpo depende do valor local da aceleração da gravidade e a massa é a quantidade de matéria, além de ser uma propriedade exclusiva do corpo, não depende do local onde é medida.

Impenetrabilidade: dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço ao mesmo tempo.

A energia é sempre “conservada” – que não pode ser criada ou destruída. Ela pode, no entanto, ser transferidos entre objetos ou sistemas pelas interações das forças. Por exemplo, a energia em vegetais é transferido para as pessoas que as digerem.

A energia cinética é a energia do movimento. A bola tem energia cinética quando ela voa através do ar – possui a capacidade de fazer trabalho uma vez que age sobre outros objetos com os quais colide. (como um carro em movimento ou uma roda giratória).

A energia potencial é a energia que pode ser armazenada em um sistema físico e tem a capacidade de ser transformada em energia cinética. (como a energia química, energia elétrica, energia nuclear).

Energia Mecânica é a energia que pode ser transferida por meio de uma força.

Energia Hidráulica é o aproveitamento da energia cinética contida no fluxo de massas de água

A energia elétrica é produzida a partir do potencial elétrico de dois pontos de um condutor.

A energia Quimica é a energia potencial das ligações químicas (uniao dos atomos para a formaçao de moléculas ) entre os átomos.

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Densidade

A densidade é uma grandeza que expressa a razão entre a massa de um material e o volume por ele ocupado. A densidade existe para determinar a quantidade de matéria que está presente em uma determinada unidade de volume.

"A densidade (ou massa específica) é a relação entre a massa (m) e o volume (v) de determinado material (sólido, líquido ou gasoso)."

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Misturas

Tipos de Misturas

As misturas podem ser homogêneas, quando apresentam aspecto uniforme, ou heterogêneas, quando possuem mais de uma fase. A grande maioria dos materiais encontrados na natureza não são substâncias puras, mas, na verdade, misturas de duas ou mais substâncias.

Exemplo: Apesar de nos referirmos, na maioria das vezes, à água mineral apenas como “água”, na realidade, ela não possui apenas a substância pura H2O, porque ela é o resultado de um processo no qual a água da chuva penetra no solo e passa por várias rochas. Assim, como o próprio nome indica, além de água, ela também possui vários minerais dissolvidos.

Como é possível diferenciar uma substância de uma mistura?

Misturas são materiais cujas propriedades físicas não são constantes, mas variam em uma determinada temperatura e pressão. Assim, basta medir as propriedades físicas, como os pontos de fusão e ebulição e a densidade. Caso se apresentem constantes e bem definidas, trata-se de uma substância pura. No entanto, se forem apresentadas variações, trata-se de uma mistura.

Misturas heterogêneas

São aquelas que apresentam mais de uma fase. Exemplos: água e óleo, água e areia, gelo e água, granito, água e ferro, sal não dissolvido na água etc.

Os componentes das misturas heterogêneas aparecem, na maioria dos casos, em estados físicos diferentes e podem ser separados por métodos físicos. Um exemplo ocorre quando fazemos café e filtramos o sólido, separando-o do líquido.

Mas isso não ocorre sempre, como é mostrado no caso do óleo e da água, que, apesar de serem ambos líquidos, não se dissolvem, em razão ds diferentes polaridades de suas moléculas.

Misturas homogêneas

As misturas homogêneas podem estar no estado sólido, líquido ou gasoso. Essas misturas homogêneas são chamadas de soluções e elas não podem ser separadas por métodos físicos, mas apenas por técnicas químicas. Para separar o álcool da água, por exemplo, é necessário realizar um processo de destilação, pois uma centrifugação ou filtração não adiantariam.

Além disso, é importante ressaltar que elas devem ser homogêneas até mesmo ao olhar em um ultramicroscópio. A olho nu, o leite e o sangue, por exemplo, podem parecer homogêneos, mas no ultramicroscópio vemos que, na verdade, são heterogêneos.

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Separação de misturas

A maioria dos materiais encontrados na natureza não é substância pura, ou seja, não é constituída de um único tipo de partículas ou moléculas; mas, na verdade, trata-se de misturas compostas de duas ou mais substâncias diferentes. Mas a separação dos componentes dessas misturas são importantes para vários aspectos de nossa vida, como para separar os poluentes da água e torná-la própria para consumo, na produção de metais e etc. No entanto, visto que as composições variam, para realizar a separação de misturas, é necessário aplicar técnicas ou métodos especiais para cada caso. As técnicas podem ser físicas ou químicas, pois o princípio fundamental é usar as propriedades dos componentes das misturas para separá-las. Essas propriedades podem ser o ponto de fusão, o ponto de ebulição, a solubilidade, a densidade, entre outros.

Conheça agora os principais processos de separação de misturas homogêneas e heterogêneas:

* Catação: Método manual de separação, como quando escolhemos os feijões para cozinhar;

* Ventilação: Arraste por corrente de ar de um dos componentes da mistura que seja bem leve.

* Levigação: Arraste de sólidos de baixa densidade por meio de correntes de água, permanecendo no recipiente os sólidos de densidade maior.

* Peneiração ou tamisação: É usada para separar sólidos de diferentes tamanhos, geralmente passando por uma peneira, sendo que os sólidos menores passam por sua malha, sendo separados dos maiores.

* Extração por solventes: Usa-se algum líquido para extrair um ou mais componentes da mistura.

* Flotação: A flotação consiste em adicionar bolhas de ar em uma suspensão coloidal, que, por sua vez, é classificada como uma mistura formada por partículas suspensas em um líquido, sendo que essas partículas possuem tamanho entre 1 e 1000 nm

* Filtração: É um método de separação de misturas heterogêneas sólido-líquido ou gases-sólidos que se baseia na passagem da mistura por um filtro.

* Decantação, sedimentação, sifonação e centrifugação: Esses processos baseiam-se em um único princípio: a diferença de densidade entre os componentes da mistura.

* Separação magnética: É a aproximação de um ímã magnético de uma mistura que contém alguma substância que é atraída pelo ímã, como limalhas de ferro, para separá-la dos outros componentes.

* Evaporação: Essa técnica é baseada na diferença de pontos de ebulição entre os componentes da mistura.

* Destilação: É usada para separar cada um dos componentes de misturas sólido-líquido ou líquido-líquido miscíveis.

* Cristalização fracionada: É usada quando há vários sólidos dissolvidos em um solvente, sendo que se evapora o solvente ou a temperatura é diminuída.

* Liquefação fracionada: É usada para separar componentes gasosos através da diminuição da temperatura ou elevação da pressão.

* Adsorção: São usadas substâncias que retêm em suas superfícies determinadas substâncias gasosas

* Dissolução fracionada: Usada para separar misturas do tipo sólido-sólido em que um dos sólidos mistura-se em determinado solvente e o outro não.

* Fusão fracionada: Método aplicado para separar misturas do tipo sólido-sólido que possuam pontos de fusão diferentes.

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Ligações Químicas

As ligações químicas correspondem à união dos átomos para a formação das moléculas. Em outras palavras, as ligações químicas acontecem quando os átomos reagem entre si.

Teoria Do Octeto

Na Teoria do Octeto, criada por Gilbert Newton Lewis (1875-1946), químico estadunidense e Walter Kossel (1888-1956), físico alemão, surgiu a partir da observação de alguns gases nobres e algumas características como por exemplo, a estabilidade desse elementos preenchidas por 8 elétrons na Camada de Valência.

A partir disso, a "Teoria ou Regra do Octeto" postula que um átomo adquire estabilidade quando possui 8 elétrons na camada de valência (camada eletrônica mais externa), ou 2 elétrons quando possui apenas uma camada.

Para tanto, o átomo procura sua estabilidade doando ou compartilhando elétrons com outros átomos, donde surgem as ligações químicas.

Tipos de Ligações Químicas

Ligação Iônica esse tipo de ligação é realizada entre íons . Os Íons são átomos que possuem uma carga elétrica por adição ou perda de um ou mais elétrons, portanto um ânion, de carga elétrica negativa, se une com um cátion de carga positiva formando um composto iônico por meio da interação eletrostática existente entre eles.

Ligação Covalente : Também chamada de ligação molecular, as ligações covalentes são ligações em que ocorre o compartilhamento de elétrons para a formação de moléculas estáveis, segundo a Teoria do Octeto; diferentemente das ligações iônicas em que há perda ou ganho de elétrons.

Ligação Covalente Dativa: Também chamada de ligação coordenada, a ligação covalente dativa é semelhante à dativa, porém ela ocorre quando um dos átomos apresenta seu octeto completo, ou seja, oito elétrons na última camada e o outro, para completar sua estabilidade eletrônica necessita adquirir mais dois elétron.

Ligação Metálica: É a ligação que ocorre entre os metais, elementos considerados eletropositivos e bons condutores térmico e elétrico. Para tanto, alguns metais perdem elétrons da sua última camada chamados de "elétrons livres" formando assim, os cátions.