1. ELEMENTOS, SUBSTÂNCIAS E MISTURAS

1- INTRODUÇÃO

Como vimos anteriormente, toda matéria é constituída por átomos e a forma, na qual estes átomos estão organizados é como podemos diferenciá-los em: elemento químico, substância pura e mistura.

Tais elementos químicos são representados por símbolos internacionais como podem ser vistos através da representação na tabela periódica.

E, por fim, as substâncias são representadas por fórmulas, isto é, conjunto dos símbolos dos elementos presentes naquelas substâncias.

Dessa forma, temos:

Elemento Químico é um conjunto de átomos iguais, idênticos entre si (do mesmo tipo).

Figura 1: Elemento ferro

E na linguagem dos químicos eles são representados por Símbolos.

Exemplo:

Não se encontra átomos sozinhos na natureza, eles normalmente estão ligados formando as moléculas (ou aglomerados iônicos).

Molécula é um grupo de átomos, iguais ou diferentes, ligados.

Elemento SímboloOxigênio OSódio NaCloro Cl

Figura 2: Moléculas

Para representar as moléculas: Fórmula Molecular que é o “retrato” da

molécula, nos fornecendo aspectos qualitativos e quantitativos da substância. Os números que aparecem na fórmula nos indica o nº de átomos dos elementos

que compõem a molécula.

Exemplo 1: H2O1 = H2O 1 átomo de oxigênio

2 átomos de hidrogênio

Exemplo 2:Substância Fórmula Elementos ÁtomosÁgua H2O 2 3Amônia NH3 2 4Bicarbonato de sódio NaHCO3 4 6Ácido acético CH3COOH 3 8

2- SUBSTÂNCIAS PURAS

A substância é considerada pura quando, no sistema aonde esta contida, encontramos apenas partículas dessa substância, ou seja, é uma espécie de matéria que apresenta sua composição química fixa.

Uma substância pura possui suas propriedades definidas e determinadas, cada substância é identificada por um conjunto de propriedades físicas, químicas, organolépticas e funcionais próprias. Não é possível encontrarmos duas substâncias com todas as propriedades iguais.

As substâncias puras possuem as seguintes características:

Unidades estruturais (moléculas, conjuntos iônicos) quimicamente iguais entre si, composição fixa;

Propriedades físicas e químicas fixas, como densidade, ponto de fusão e de ebulição, etc. verifica-se que a temperatura se mantém inalterada desde o início até o fim de todas as suas mudanças de estado físico (fusão, ebulição, solidificação, etc.).

Pode ser representada por uma fórmula porque tem composição fixa.

As substâncias puras podem ser Simples e Compostas.

Substâncias Puras Simples

São aquelas que apresentam um só elemento químico, ou seja, são constituídos por inúmeras partículas, átomos quimicamente iguais. Elementos puros não podem ser separados em componentes mais simples, nem por técnicas físicas nem por reações químicas.

Exemplo:

Figura 3: Substâncias Puras Simples

Substâncias Puras Compostas

Quando formadas por mais de um elemento químico são classificadas como substâncias compostas. São constituídas por átomos quimicamente diferentes, podendo ser desdobradas em dois ou mais elementos por reações químicas.

OBS: As substâncias compostas não conservam as propriedades de seus elementos constituintes.

Exemplo:

Figura 4: Substâncias Puras Compostas

Há átomos que podem agrupar-se de maneiras diferentes, formando, substâncias diferentes. Por exemplo, o oxigênio, é capaz de formar mais de uma substância pura simples, o gás oxigênio e o gás ozônio, a este fenômeno se dá o nome de ALOTROPIA.

Alotropia

É um fenômeno em que um mesmo elemento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes, tais substâncias são denominadas variedades ou formas alotrópicas de um elemento.

O elemento alótropo pode diferenciar-se em:  Na composição química, ou seja, na quantidade de átomos que uma

molécula de um elemento contém.Exemplo:

Elemento Formas alotrópicas

OxigênioO2 – OxigênioO3 – Ozônio

CarbonoCn – Grafita OBS: Em relação aos diamantes, cada átomo de carbono está ligado a outros 4 átomos, já na grafita, cada átomo de carbono se liga à 3 outros átomos.

Cn – Diamante

FósforoP4 – Fósforo BrancoPn – Fósforo Vermelho

Na estrutura cristalina Exemplo: Diamante e Grafita: os átomos da grafita ligam-se a três átomos, e no

diamante cada átomo liga-se a quatro átomos, o que faz com que as camadas fiquem empilhadas.

Enxofre: têm suas moléculas organizadas de formas diferentes. Cristais de exofre rômbico (S8) e monoclínico (S8).

Figura 5: I: Enxofre rômbico (S8) e II enxofre monoclínico (S8)

Propriedades químicas: os alótropos diferem entre si nos aspectos energéticos e na velocidade que as reações ocorrem.Exemplo: os dois tipos de fósforos tanto a o vermelho quanto o branco,

reagem com oxigênio em excesso provocando a formação de anidrido fosfórico; cloro provocando a formação de cloretos, entre outros. Entretanto, é válido lembrar que a propriedade branca reage mais rapidamente que a vermelha. O diamante e a grafita, também reagem com o oxigênio, provocando a formação de gás carbônico, porém o aquecimento do diamante libera mais energia que a grafita. 

I II

Estabilidade dos alótropos: Isso acontece porque as os formatos alotrópicos mais estáveis estão presentes na natureza em maior quantidade. Exemplo: A grafita entende-se como sendo mais estável que diamante, o

gás oxigênio é mais estável que ozônio.

Figura 5: Estabilidade das formas alotrópicas.

3- MISTURAS

É a associação de duas ou mais substâncias cujas propriedades permanecem inalteradas, ou seja, uma mistura é, portanto, a reunião de mais de uma substância.

Uma mistura não tem representação específica, normalmente é indicada pelos seus componentes. Uma mistura apresenta propriedades variáveis, sendo possível separar seus componentes por um método adequado de fracionamento de misturas.

Exemplos: água e açúcar; água e areia; enxofre e ferro; nitrogênio e oxigênio;água e álcool.

Há, no entanto, misturas que recebem nomes particulares:

Ar atmosférico: N2 (nitrogênio-78%), O2 (oxigênio-21%), Ar (argônio-0,9%),CO2 (gás carbônico-0,03%) e outros gases.Gasolina: mistura de compostos chamados hidrocarbonetos.Aço: mistura de ferro e carbono.Latão: mistura de cobre e zinco.Bronze: mistura de cobre e estanho.Ouro 18 quilates: mistura de 75% de ouro e 25% de cobre.

As misturas classificam-se em homogêneas e heterogêneas, sendo utilizado como critério do visual ao microscópio.

Sendo fase cada aspecto distinto de uma mistura, podemos classificar as misturas conforme o número de fases em Homogêneas e Heterogêneas.

Misturas Homogêneas: é aquela mistura que apresenta uma única fase (único aspecto), ou seja, é uma solução monofásica ocorrendo quando não se distinguem os componentes, parecendo substância pura.

Misturas Heterogêneas: é aquela mistura que apresenta mais do que uma fase (mais do que um aspecto), ou seja, é uma ou solução polifásica ocorrendo quando se percebe a presença de mais de um componente.

Figura 6: Mistura homogênea e heterogênea

Obs.: - Toda a mistura gasosa é homogênea.- Dois pedaços de ouro no mesmo estado físico, constituem uma fase descontínua.- Água e gelo constituem um material heterogêneo e não uma mistura heterogênea, formado por uma substância (pois estão em estados físicos diferentes).

Figura resumo:

Ou MisturaOu MisturaHomogêneaHomogênea

Figura 7: Quadro resumo de diferenças de substâncias puras, misturas homogêneas e heterogêneas.