Introdução à Química Prof. Fernando R. Xavier

UDESC 2013

Qual a idade da química?

É possível identificar a presença da química desde a idade do bronze (3,300 a.C.).

Ex.: Agricultura, conserva de alimentos, produção de cerveja, produção de sabão, etc.

A química como ciência

Robert Boyle (séc. XVII) Antoine Lavoisier (séc. XVIII)

Algumas perguntas...

• É possível modificar um princípio ativo de um medicamento para melhorar sua

eficácia e, ao mesmo tempo, reduzir seus efeitos colaterais?

Saúde

• Que avanços no desenvolvimento de fertilizantes e/ou pesticidas podem

maximizar o rendimento agrícola e minimizar os danos ao ambiente?

Alimentos

• Como podemos desenvolver novos materiais semicondutores para a indústria

microeletrônica?

Tecnologia

• É economicamente possível a obtenção de energia de forma “limpa” ou com

baixo dano ao planeta?

Energia

Mas afinal, o que é química?

“A Química é uma ramo da ciência que

descreve a matéria, suas propriedades,

transformações e a variação de

energia envolvida durante estes

processos.”

Fenômeno Químico

Altera a natureza da matéria.

Ex.: Queima de madeira;

Fermentação;

Conversão de vinho em vinagre;

Fenômeno Físico

Não altera a natureza da matéria.

Ex.: Transições de fase;

Rasgar papel;

A química e o método científico

A química é uma ciência de forte cunho experimental e, assim como os demais

ramos da ciência, está embasada no método científico.

Experimento

Resultados

Hipóteses

Mais experimentos

baseados na hipótese

Modificação ou

rejeição das

hipóteses

Resultados

negativos

Experimentos

suportam a

hipótese

Resultados

positivos

Teoria

A química como ciência central...

Matemática

Física

Medicina

Biologia

A química e suas subáreas

Química

Educação Inorgânica

Orgânica

Analítica

Físico-química

Mineralogia

Química

Descritiva

Bioquímica

Petroquímica

Catálise

Química

Quântica

Ensino

Superior

Ensino Médio

Qualitativa

Quantitativa

Ambiental

“Matéria é tudo que possui massa e

ocupa lugar no espaço.”

Alguns conceitos importantes

“Corpo designa uma porção limitada de matéria.”

“Objeto caracteriza um corpo que, devido à

sua forma, se presta a uma determinada

finalidade ou uso.”

Massa e Peso

“Massa é a grandeza que usamos

como medida da matéria de um

corpo ou objeto. O kilograma (kg)

é a unidade do SI para medida de

massa.”

“Peso de um corpo é a força de

atração gravitacional sofrida pelo

mesmo. O Newton (N) é a unidade

do SI para medida de peso.”

Em química trabalhamos preferencialmente com massa, pois esta é uma

grandeza invariável para qualquer região do planeta.

O termo “peso atômico ou molecular” não é recomendado pois está

sujeito a aceleração da gravidade que não é, a priori, idêntica em qualquer ponto do

espaço.

Lei da Conservação da Matéria

“Não há uma mudança observável na quantidade de matéria durante

uma reação química ou mudança de estado.”

Esta lei é observada para toda e

qualquer reação química, sem

exceções. Desta forma, uma reação

nuclear não obedece esta lei.

Físicas Físicas

Propriedades da Matéria

Propriedades Gerais

Massa

Extensão

Impenetrabilidade

Divisibilidade

Compressibilidade

Elasticidade

Propriedades Específicas

Organolépticas

Químicas

Propriedades Físicas

Pontos de fusão e solidificação

Pontos de ebulição e condensação

Coeficiente de solubilidade

Dureza

Tenacidade

Brilho

Au

C

Estados físicos da Matéria

Propriedade Sólido Líquido Gas

Rigidez Rígido Fluido, assume a forma do recipiente

Preenche o volume total do recipiente

Expansão sob aquecimento

Baixa Baixa Expande infinitamente

Compressibilidade Baixa Baixa Facilmente compressível

Transições de Fase

Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas

“Elemento é toda e qualquer matéria que não pode

ser separada por um processo químico para dar

origem a substâncias mais simples.”

“Composto é caracterizado pela presença de dois ou mais elementos

distintos em um agregado.”

“Substâncias correspondem a toda matéria que

não pode ser separada por um processo físico.”

Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas

“Mistura é todo material que

pode ser separado por um

processo físico.”

As misturas podem ser classificadas em

homogêneas (uma única fase) e

heterogêneas (mais de uma fase), onde

fase é definida como uma mistura

indistinguivel entre dois ou mais

compostos.

Matéria

Misturas Substâncias Puras

Elementos, Substâncias, Compostos e Misturas

Processo

Físico

Homogêneas

Heterogêneas

Elementos Compostos

Substâncias

Simples

Processo

Químico

Energia

“Energia pode ser descrita como a capacidade de realização de

trabalho. É tudo que pode modificar a matéria, seja posição, estado

físico e natureza química.”

A forma mais básica de energia é denominado energia mecânica, caracterizada como

o somatório das energias potencial e cinética de um corpo qualquer:

𝐸𝑐 =𝑚 𝑣2

2 𝐸𝑝 = 𝑚 𝑔 ℎ 𝑬 = 𝑬𝒄 + 𝑬𝒑

O Joule (J) é a unidade do SI para medida de energia.”

Lei da Conservação da Energia

“A energia do universo é constante, logo, não é possível criar ou destruir

energia, apenas transformá-la.”

Conversão de Matéria em Energia

Einstein (1879-1955), demonstrou que massa e energia estão intimamente

relacionadas e podem ser interconvertidas. Estas duas grandezas podem ser

descritas segundo a célebre equação:

𝑬 = 𝒎 𝒄𝟐 onde E é energia, m é massa e c e a velocidade

da luz no vácuo (3,0 × 108 m s-2).

Problema: Baseado nas ideias de Einstein, qual a quantidade de energia gerada

partindo-se de 1 kg de matéria?

𝐸 = 1 𝑘𝑔 × 3 × 108 𝑚𝑠−1 2

𝐸 = 9 × 1016 𝐽 ou 5 × 105 𝑀𝑊 ℎ−1

Equivale a 36x a capacidade máxima da usina hidrelétrica de ITAIPU!!! (14.000 MW h-1)