Sumário:
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Matéria e materiais.
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Unidades estruturais.
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Propriedades físicas das substâncias.
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Dispersões e soluções.
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Átomos e elementos.
1- Matéria e materiais.
Materiais naturais e sintéticos
Matéria é tudo o que tem massa e ocupa espaço. A produção de novos materiais tem como objectivo melhorar a qualidade de vida dos seres humanos.
Os materiais podem ser naturais, uma vez que se utilizam conforme são extraídos da Natureza.
Outros são processados (manufacturados,) pois são tratados pelo homem. Nestes uns são de origem natural, como a seda natural ou o papel que sofrem transformações físicas, e os outros são de origem sintética pois são obtidos a partir de outras substâncias por transformações químicas, tais com as fibras sintéticas e os plásticos.
Substâncias puras
Uma substância (ou substância pura) é um material constituído por um único componente (um único tipo de unidade estrutural), pelo que tem uma composição definida e propriedades próprias que a caracterizam. Ex: Dióxido de carbono (CO2)
Designa-se por substância simples ou elementar uma substância pura cujas
unidades estruturais são formadas por átomos de um mesmo elemento.. Ex: oxigénio (O2)
Designa-se por composto, ou substância composta, uma substância pura
cujas unidades estruturais são formadas por átomos ou iões de mais de um elemento em proporções bem definidas. Ex: carbonato de cálcio (CaCO3).
Um composto pode ser decomposto, isto é, transformado em outros mais simples por processos químicos que envolvem ruptura e formação de ligações entre os átomos - as reacções químicas.
Misturas - conjunto de substâncias agregadas umas às outras.
As misturas podem ser caracterizadas pelo aspecto macroscópico e classificadas em:
.homogéneas - quando apresentam um aspecto uniforme, ou seja, só é possível identificar uma única fase. Exemplos: bronze, água do mar, ar, etc. .heterogéneas - quando apresentam um aspecto não uniforme, ou seja, pode-se identificar mais do que uma fapode-se. Exemplos: granito( é possível identificar três fases sólidas), água barrenta, etc.
As misturas homogéneas podem ser classificadas pelo aspecto microscópico em:
.Misturas coloidais - é possível distinguir as suas partículas através do microscópio. As suas partículas têm dimensões entre 1 nm (10-9 m) e 1 m (10
-6 m). Exemplos: maionese, sangue, etc.
Soluções - misturas homogéneas cujas partículas têm dimensões inferiores a
1 nm (10-9 m). Exemplos: gasolina, aço, etc.
Uma mistura pode ser separada nos seus componentes por processos físicos. Os processos físicos apenas separam, não alteram as unidades
estruturais.
Ex: de processos físicos: destilação, decantação, filtração, extracção por solvente, peneiração etc.
2- Unidades estruturais
As unidades estruturais da matéria podem ser átomos, moléculas ou (grupos de) iões.
Átomos, moléculas e iões
No modelo actual, consideram-se duas partes no átomo: o núcleo, com protões (carga eléctrica positiva) e neutrões (sem carga eléctrica), e a nuvem electrónica (carga eléctrica negativa). Os protões e os electrões existem em igual número no átomo e, por isso, este é electricamente neutro.
Um conjunto estável de átomos ligados entre si forma uma molécula.( Ex: ozono, O3)
Se um átomo ou uma molécula ganhar um ou mais electrões transforma-se num ião negativo (ou anião). ( Ex:Cl-)
Se um átomo ou uma molécula perder um ou mais electrões transforma-se num ião positivo (ou catião). ( Ex:Na+)
Os iões e as moléculas podem ser monoatómicos ou poliatómicos. Ex. de um ião monoatómico:Ca2+
Ex. de um ião poliatómico:PO43- Símbolos e fórmulas
Um símbolo químico é uma letra maiúscula ou um conjunto de duas letras, uma maiúscula e uma minúscula, que representa um elemento químico e um átomo desse elemento químico.
As substâncias compostas por moléculas são representadas por fórmulas químicas (conjuntos dos símbolos dos elementos com índices que indicam as proporções em que os átomos respectivos se combinam). Ex: H2O -
é uma molécula de água constituída por dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio.
Um ião é representado pelo símbolo do átomo (se for monoatómico) ou por uma fórmula (se for poliatómico) com indicação da carga positiva para os catiões e negativa para os aniões.
Uma substância iónica é representada pelas fórmulas dos respectivos iões, primeiro os catiões e depois os aniões, com índices que indicam as proporções em que se combinam.
3-Propriedades físicas das substâncias
Uma substância pode caracterizar-se por um conjunto de propriedades físicas que permitem a sua identificação; entre elas incluem-se os pontos de fusão, de ebulição e a massa volúmica conhecidos para a maioria das substâncias.
Mudanças de estado físico
A matéria pode encontrar-se em vários estados físicos; os mais comuns são os estados: sólido, líquido e gasoso. Variando as condições de pressão e de temperatura, uma substância pode passar para outro estado físico sem alterar a sua natureza e mantendo as suas unidades estruturais. As mudanças de estado ocorrem por ganho ou perda de energia.
Ponto de fusão e ponto de ebulição
A temperatura a que uma substância passa de um estado físico a outro, a uma dada pressão, é característica dessa substância (isto não se aplica àquelas que se transformam noutras em vez de mudarem de estado).
A temperatura a que uma substância funde (isto é, passa do estado sólido ao estado líquido) à pressão "normal" de 1 ,0 x 105 Pa chama-se ponto normal de fusão.
A temperatura a que uma substância entra em ebulição (passa tumultuosamente do estado líquido ao estado gasoso) à pressão "normal" de 1,0 x 105 Pa chama-se ponto normal de ebulição.
4- Dispersões e soluções
Uma dispersão forma-se quando uma substância se dissemina no seio de outra - aquela diz-se a substância dispersa e a que a recebe diz-se a substância dispersante.
Quando o diâmetro médio das partículas é inferior a 1 milionésimo de milímetro (um nanómetro ou 1x10-9 m),a dispersão chama-se solução verdadeira ou
apenas solução.
Uma solução é uma mistura homogénea de duas ou mais substâncias na qual não se consegue observar a substância dispersa (por ter dimensões inferiores a 1 nm) mesmo ao microscópio.
Nas soluções, a substância dispersante designa-se por solvente. Quando só um dos componentes está no mesmo estado físico da solução, é esse o solvente. Se houver mais do que um componente no mesmo estado físico da solução, considera-se solvente o que existir em maior quantidade; em caso de igualdade, considera-se solvente o mais volátil (com menor ponto de ebulição). Todos os outros componentes são designados por solutos.
Composição qualitativa das soluções: caracteriza a solução quanto à
natureza dos solutos e do solvente.
Composição quantitativa das soluções: relaciona quantitativamente o soluto
dissolvido com a solução/ solvente.
Chama-se concentração mássica ao quociente da massa de soluto pelo volume de solução.Cm=m/v
No SI, a concentração mássica exprime-se em quilogramas de soluto por metro cúbico de solução: kg m-3 ou kg/m3 (ou g dm-3 ou g/L).
5-Átomos e elementos
A enorme diversidade de substâncias existentes tem aumentado exponencialmente devido à investigação química. São, no entanto, combinações entre si de cerca de nove dezenas de elementos naturais e de duas dúzias de elementos obtidos artificialmente (a que correspondem, afinal, poucas centenas de átomos diferentes).
Número atómico e número de massa
Todos os átomos de um mesmo elemento têm o mesmo número de protões (e, portanto, de electrões para manter a neutralidade) - esse número, Z, caracteriza o elemento e é chamado número atómico.
O número total de nucleões (partículas do núcleo do átomo, soma do número de protões com o número de neutrões), A, chama-se número de massa.
Na representação dos átomos, o número Z escreve-se em índice à esquerda do símbolo e o número A em expoente à esquerda do símbolo.
Um elemento químico é o conjunto de átomos com o mesmo número atómico.
Chamam-se isótopos os átomos de um elemento com diferentes números de neutrões (mas sempre com o mesmo número de protões e, portanto, de electrões para manter a neutralidade).
Os isótopos são identificados pelo número de massa.
A massa atómica relativa de um elemento, Ar é uma média ponderada das massas isotópicas relativas dos isótopos desse elemento, isto é, uma média que tem em conta a abundância relativa dos isótopos. A massa atómica relativa de um elemento, Ar indica quantas vezes a massa média dos átomos desse elemento é superior à massa utilizada como unidade (1/12 da massa de um átomo de carbono-12).
A Tabela Periódica
A existência de uma regularidade/periodicidade das propriedades dos elementos químicos está relacionada com a organização destes numa tabela chamada, por essa razão, Tabela Periódica ou "Quadro de classificação periódica".
Na Tabela Periódica, os elementos estão dispostos por ordem crescente do número atómico e de modo que as suas propriedades se repetem periodicamente à medida que se percorre a tabela.
O conjunto de elementos dispostos na mesma linha horizontal constitui um período; ao longo de cada período, o número atómico aumenta sucessivamente uma unidade e as propriedades dos elementos variam regular e continuamente. Como o 6.° e o 7.° períodos incluem muitos elementos, para não tornar a Tabela Periódica muito larga, os elementos com números atómicos 57 a 70 e 89 a 102 são apresentados à parte.
Na Tabela Periódica, o conjunto de elementos dispostos na mesma coluna (linha vertical) constitui um grupo (ou família) de elementos que apresentam comportamento químico e propriedades semelhantes. Os grupos são numerados consecutivamente de 1 a 18 e alguns têm designações especiais; por exemplo:
grupo 1 = metais alcalinos, grupo 2 = metais alcalino-terrosos, grupo 16 = calcogéneos, grupo 17 = halogéneos e grupo 18 = gases nobres.
Fórmulas químicas e massa molecular relativa
Em Química, uma fórmula é a representação simbólica de uma substância e das unidades estruturais da substância. Uma fórmula química indica-nos os elementos que constituem a substância e a proporção de átomos de cada elemento na substância.
Sendo moléculas as unidades estruturais da substância, a fórmula molecular indica a composição qualitativa e quantitativa do composto, ou seja, o número de átomos de cada espécie presentes na molécula.
Sendo grupos de iões as unidades estruturais da substância, os números (índices) da fórmula química indicam a proporção de combinação entre os iões.
A massa molecular relativa (Mr) indica quantas vezes a massa da unidade estrutural de uma substância é superior à massa utilizada como unidade-padrão para massas atómicas (um duodécimo da massa do isótopo carbono-12).
As massas moleculares relativas determinam-se a partir das massas atómicas relativas e dos números (índices) que na fórmula química indicam a proporção de combinação entre os átomos ou iões que formam as unidades estruturais dessa substância.
