Capítulo 1

Introdução: Matéria e medidas

QUÍMICA TECNOLÓGICA I

DiamantinaAgosto-2010

Lucas Franco Ferreira

Química das Flores

Cheirar uma Flor–A fragância é quimica

Ver uma Flor–As cores são químicas

Tocar uma Flor–A estrutura é quimica

Subdivisões da Química

Química Analitica (Qualitativa e Quantitativa)

Bioquímica:O estudo dos sistemas vivos (Biologia + Química)

Química Orgânica:O estudo das propriedades e reações de compostos que contém o C.

Química Inorgânica:O estudo das propriedades e reações de compostos que NÃO são

baseados no C.

Físico Química:O estudo da física envolvida com as mudanças químicas.

A perspectiva molecular da Química

MATÉRIA:

“Tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço”.

A matéria é o material físico do universo.

O estudo da química

A perspectiva molecular da química

A matéria é constituída de relativamente poucos elementos.

No nível microscópico, a matéria consiste de átomos e

moléculas.

Os átomos se combinam para formar moléculas.

Como vemos, as moléculas podem consistir do mesmo tipo

de átomos ou de diferentes tipos de átomos.

O estudo da química

A perspectiva molecular da química

O estudo da química

CH3CH2OHPonto de Fusão −114.3 °C

Ponto de ebulição 78.4 °C

ETANOL

HOCH2CH2OH

Ponto de Fusão −12.9 °C

Ponto de ebulição 197.3 °C

ETILENOGLICOL

Estados da matéria

A matéria pode ser encontrada: GÁS, LÍQUIDO ou SÓLIDO.Esses são os três estados da matéria.

Os gases não têm forma nem volume definidos.Os gases podem ser comprimidos para formarem líquidos.

Os líquidos não têm forma, mas têm volume.

Os sólidos são rígidos e têm forma e volume definidos.

Classificações da matéria

Substâncias puras e misturas

• Os átomos consistem de apenas um tipo de elemento.

• As moléculas podem consistir de mais de um tipo de elemento.– As moléculas podem ter apenas um tipo de átomo (um

elemento). Ex. O2, N2, etc.

– As moléculas podem ter mais de um tipo de átomo (umcomposto). Ex. H2O, HNO3, NH3

• Se mais de um átomo, elemento ou composto sãoencontrados juntos, então a substância é uma mistura.

Classificações da matéria

Substâncias puras e misturas

Classificações da matéria

Substâncias puras e misturasSe a matéria não é totalmente uniforme, então ela é umamistura heterogênea.

Se a matéria é totalmente uniforme, ela é homogênea.

Se a matéria homogênea pode ser separada por meiosfísicos, então ela é uma mistura.

Se a matéria homogênea não pode ser separada pormeios físicos, então ela é uma substância pura.

Se uma substância pura pode ser decomposta em algo mais,então ela é um composto.

Classificações da matéria

Elementos

Se uma substância pura não pode ser decomposta em algo mais,então ela é um elemento.

Existem 114 elementos conhecidos.

A cada elemento é dado um único símbolo químico (uma ou duasletras).

Os elementos são a base de constituição da matéria.

A crosta terrestre consiste de 5 elementos principais.

O corpo humano consiste basicamente de 3 elementosprincipais.

Elementos

Classificações da matéria

Elementos

Os símbolos químicos com uma letra têmaquela letra maiúscula (por exemplo, H, B, C,N, etc.)

Os símbolos químicos com duas letras têmapenas a primeira letra maiúscula (por exemplo,He, Be).

Classificações da matéria

TABELA PERIÓDICA

Compostos

A maioria dos elementos se interagem para formarcompostos.

As proporções de elementos em compostos são asmesmas, independentemente de como o composto foiformado.

Lei da Composição Constante (ou Lei das ProporçõesDefinitivas) Joseph Louis PROUST (ca. 1800)

A composição de um composto puro é sempre a mesma.

Classificações da matéria

Compostos

Quando a água é decomposta, sempre haverá duas vezesmais gás hidrogênio formado do que gás oxigênio.

As substâncias puras quenão podem ser decompostassão elementos.

Classificações da matéria

Misturas: Composição Variável

As misturas heterogêneas não são totalmente uniformes.As misturas homogêneas são totalmente uniformes.As misturas homogêneas são chamadas de soluções.

Classificações da matéria

MalaquitaMineral de cobre

SoluçãoSulfato de cobre

Propriedades da matéria

Substância

Propriedades

Distinguem outras

Substâncias

Propriedades da matéria

• Propriedades que nãodependem da identidade ecomposição da amostra.

• Ex.: Cor, odor, densidade, Ponto de Fusão, Ponto de Ebulição.

PropriedadesFísicas

• Descrevem como umasubstância pode se alterar oureagir para formar outras.

• Ex.: Capacidade de sofrercombustão.

PropriedadesQuímicas

Propriedades da matéria

Propriedades Físicas Intensivas• Não dependem da quantidade de amostra

analisada.

• Ex. Temp., P. Fusão, P. Ebulição, Densidade.

Propriedades Físicas Extensivas• Dependem da quantidade de amostra.

• Ex. Massa, Volume, Pressão.

Mudanças Físicas e Químicas das substâncias

FÍSICAS

Alteração apenas em sua aparência física, mas não

em sua composição.

Ex.: H20 (liquido vapor); Todas as mudanças de

estado.

QUÍMICAS

Também chamadas de “Reações Químicas”

As substâncias se transformam em outra

quimicamente diferente.

Ex.: H2(g) + O2(g) H2O(l)

Mudanças Físicas

Mudanças Químicas

Propriedades da matéria

Propriedades sãodiferentes.

Separação de misturas

Propriedades da matéria

Sólidos são separados dos líquidos.

Sólido (coletado papel

filtro)

Filtrado (coletado num frasco)

Propriedades físicas são diferentes.

Mistura heterogênea FILTRAÇÃO

Separação de misturas• As misturas homogêneas de líquidos podem ser separadas

através de destilação.

DESTILAÇÃO FRACIONADA

• As misturas homogêneas de líquidos-liquidos.

Basicamente, cada

componente da mistura é

fervido e coletado.

A fração com ponto de

ebulição maisbaixo é

coletadaprimeiro.

Propriedades da matériaA cromatografia pode ser utilizadapara separar misturas que têmdiferentes habilidades paraaderirem a superfícies sólidas.

Quanto maior a atração docomponente pela superfície(papel), mais lentamente ele semove.

Quanto maior a atração docomponente pelo líquido, maisrapidamente ele se move.

A cromatografia pode ser utilizadapara separar as diferentes cores detinta de uma caneta.

• Existem dois tipos de unidades:– Unidades fundamentais (ou básicas);– Unidades derivadas.

• Existem 7 unidades básicas no sistema SI.

Unidades de medida

Propriedades da MatériaQuantitativas

O que significa 13,6?

1960 Acordo Internacional Unidades SI (Systeme Internationald’Unités)

• As potências de dez são utilizadas por conveniência com menores ou maiores unidades no sistema SI.

Unidades de medida

Unidades SI

Unidades SI

Unidades de medida

Unidades SI

• Observe que a unidade SI para comprimento é o metro (m), enquanto a unidade SI para massa é o quilograma (kg).– 1 kg tem 2,2046 lb.

Temperatura

Existem três escalas de temperatura:• Escala Kelvin

– Usada em ciência.– Mesmo incremento de temperatura como escala Celsius.– A menor temperatura possível (zero absoluto) é o zero Kelvin. – Zero absoluto: 0 K = -273,15 oC.

Unidades de medida

Temperatura• Escala Celsius

– Também utilizada em ciência.– A água congela a 0 oC e entra em ebulição a 100 oC.– Para converter: K = oC + 273,15.

• Escala Fahrenheit (EUA)– Geralmente não é utilizada em ciência.– A água congela a 32 oF e entra em ebulição a 212 oF.– Para converter:

( )32-F95C °=° ( ) 32C

59F +°=°

Unidades de medida

Temperatura

Unidades de medida

Volume

Unidades de medida

• As unidades de volume são dadas por (unidades de comprimento)3.– A unidade SI de volume é o 1 m3.

• Normalmente usamos 1 mL = 1 cm3.

• Outras unidades de volume:– 1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 =

1000 mL.

Unidades de medida

Volume

Unidades de medidaDispositivos mais comunsusados em química paramedir volume.

Densidade

• Usada para caracterizar as substâncias.• Definida como massa dividida por volume:

• Unidades: g/cm3 ou g/mL

• Maioria das substâncias varia o volume quando é aquecidaou resfriada, logo densidade depende da T.

Unidades de medidaUnidades de medida

A incerteza na medida

Números Exatos

Números inexatos

Valores definidos (Dúzia, Litro, Kilo, polegada)

Obtidos a partir de medidas Erros

A incerteza na medida• Todas as medidas científicas estão sujeitas a erro.• Esses erros são refletidos no número de algarismos informados para a

medida.• Esses erros também são refletidos na observação de que duas medidas

sucessivas da mesma quantidade são diferentes.

Precisão e exatidão• As medidas que estão próximas do valor “correto” são exatas.• As medidas que estão próximas entre si são precisas.

A incerteza na medida

A incerteza na medidaPrecisão e exatidão termos utilizados no exame

de incertezas de valores de medidas.

Exatidão: Aproximação das medidas com o valor correto.

Precisão: Aproximação das medidas individuais.

Algarismos significativos

Qual a diferença entre 4,0 g e 4,00 g?

A incerteza na medida

O número de dígitos informado em uma medidareflete a exatidão da medida e a precisão doaparelho de medição.

Todos os algarismos conhecidos com certeza maisum algarismo extra são chamados de algarismossignificativos.

A incerteza na medida

Zeros no final de um um número antes de uma casa decimal sãoambíguos

Ex.: 10.300 (3, 4 ou 5???) Notação exponencial. 1,03 x 104 (3 alg.)

Zeros no final do número depois de uma casa decimal sãosignificativos.

Ex.:7,00 mL 3 algarismos significativos

Zeros antes do primeiro dígito diferente de zero não são significativos.

Ex.: 0,0003 g 1 algarismo significativo

Zeros entre números diferentes de zero são sempre significativos.

Ex.: 4,0072 cm 5 algarismos significativos

ALGARISMOS SIGNIFICATIVOSNúmeros diferentes de zero são sempre significativos. 2,34546 6

Algarismos Significativos em Cálculos

• O resultado é informado com omesmo número de algarismos,da medida que contém menosalgarismos significativos.

Multiplicação ou Divisão

Exemplos:

a-) 6,221 x 5,2 =b-) 0,012 x 1,4 =c-) 2,00 x 0,010 =

32,34920,01680,02

320,0170,020

Arredondar

Algarismos Significativos em Cálculos

• O resultado não pode termais casas decimais doque a medida com menornumero de casas decimais.

Adição ou Subtração

20,41,322

+ 83

105Arredondar104,722

Fim do Capítulo 1Introdução: matéria e

medida