Química: a ciência que estuda a matéria

Frutas (A), legumes (B), cereais (C) e verduras (D): como você acha que esses alimentos estão relacionados com a Química?

QUÍMICA: OBJETO DE ESTUDO E

APLICAÇÕES

Observe atentamente as fotografias acima e responda: o que frutas, legumes, cereais e verduras têm em comum? Há alguma relação desses alimentos, que são denominados naturais, com a Química? Ou essa ciência está relacionada apenas com certos objetos produzidos pelo ser humano, como pilhas, medicamentos, etc.? Não se preocupe se suas respostas não forem muito exatas: no momento, é importante você saber que todos esses materiais e muitos outros, naturais ou não são objeto de estudo da Química.

São inúmeros os exemplos de aplicação dos conhecimentos dessa ciência: certificação da qualidade da água de uma fonte mineral, cálculo do teor de poluentes presentes no ar, determinação do teor de conservantes em certo alimento; que quantidades podem comprometer a saúde do consumidor;

avaliação da qualidade de alimentos vendidos sem conservantes, os quais também podem ser nocivos à saúde humana.

O uso de fertilizantes artificiais e agrotóxicos, por um lado, aumentam a produtividade agrícola e contribuem para diminuir a escassez de alimentos e a fome. Por outro, lança na natureza materiais tóxicos que podem comprometer o meio ambiente.

Quais as conclusões a que você chegou: A química é boa ou má com base nos exemplos citados? Por quê?_________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ __________________________________________

Química: a ciência que estuda a matéria

Química: ciência que estuda a matéria, suas propriedades, estruturas e transformações. A química está presente em tudo, nos alimentos, nas roupas, nos livros, no piso e nas paredes da sala de aula, nos aparelhos de TV, na água, na areia, no ar, a própria manutenção da vida (respiração, digestão de alimentos, etc.) envolve processos químicos.

A definição de matéria é dada por uma frase simples e abrangente: trata-se de tudo aquilo que ocupa lugar (o mesmo que volume) no espaço e apresenta peso (produto da massa pela gravidade). Alguns exemplos de matéria: árvore, bactéria, vírus, ser humano, ar, água, mesa, veículo, etc.

Poderíamos citar milhares de exemplos, já que a matéria é bem abrangente. Mas, será que existe algo que não seja matéria? Com certeza, sim, porém, nesse caso, é denominado de energia, como os seguintes exemplos:

 Luz: denominada de energia luminosa;  Pressão: denominada de energia pressórica;  Som: denominado de energia sonora;

 Fogo: associação das energias térmica e luminosa;

 Eletricidade: denominada de energia elétrica;  Calor: denominado de energia térmica;

 Raio-X: uma forma de energia eletromagnética;

A energia pode ser definida como uma força capaz de produzir ação e movimento. Assim, é muito simples diferenciar a matéria de energia, já que uma ocupa espaço e possui massa, e a outra, não.

Uma curiosidade importante sobre a matéria é que ela pode ser denominada de duas formas:

Corpo: trata-se de uma parte da matéria. Exemplos: fio de lã, caco de vidro, vento, tronco de uma árvore;

Objeto: trata-se de uma parte da matéria que apresenta uma utilização específica. Exemplos: camisa, ar comprimido, caneta, cadeira.

A materia é formada por pequenas espécies químicas invisíveis, denominadas átomos. A combinação dos átomos forma os diferentes tipos de matériais que existem na natureza. Quando 2 átomos de Hidrogênio e um átomo de oxigênio se combinam, há um aglomerado de átomos que denominamos molécula de água (H2O). Quando reunimos várias

moléculas de água, formamos a substância água. A combinação entre os átomos para formar espécies químicas mais complexas se dá a partir da união de átomos que denominamos ligação química.

Existe uma quantidade infinita de tipos de materiais, pois as substâncias que os formam são diferentes. Isso só é possível, pois existem mais de cem tipos diferentes de átomos que podem combinar-se para formar infinitos tipos de substâncias.

Dois materiais diferentes são formados por átomos de tipos diferentes (elementos químicos diferentes) ou átomos do mesmo tipo ( mesmo elemento químico), mas combinados de forma diferentes.

Para refletir:

O que matém os átomos ligados? A natureza das liagações químicas são atrações entre massas (atrações gravitacionais), entre cargas elétricas (atrações elétricas) ou atrações como as que ocorrem entre os pólos de ímãs (atrações magnéticas).Você conhece algum fenômeno que poderia por similaridade, explicar o porquê de os átomos se manterem ligados?__________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________ ______

Vimos anteriormente que toda matéria é feita de conjuntos de átomos. Você também provavelmente já sabe que é impossível vê-los a olho nu. Somos ensinados a acreditar na ideia de que os átomos estão ali, interagindo entre si e formandos os blocos que constroem nosso mundo.

Para muita gente, porém, isso não é suficiente. A ciência se orgulha da maneira como usa observações reais para desvendar os mistérios do universo. Então, como chegamos à conclusão de que os átomos existem e aprendemos os segredos de suas estruturas?

Não adianta tentar o microscópio comum: o que torna um objeto visível é a maneira como reflete as ondas de luz, mas os átomos são tão menores do que o comprimento de onda de luz visível que os dois não interagem. Ou seja, os átomos são invisíveis até para a luz.

Há outras maneiras e descobrirmos se uma coisa existe sem necessariamente termos que exergá-la. Se não fosse assim, para as pessoas desprovidas do sentido da visão, nada existiria, já que elas não conseguem enxergar o mundo que às cerca.

Através de um número muito grande de experimentos, os cientistas conseguiram dados que contribuem para confirmar a idéia de que a matéria é formada por átomos.

A luz é um sistema não material formados por ondas, semelhantes aquelas que surgem quando jogamos uma pedra na água ou quando fizemos um movimento de subida e descida de uma corda ligeiramente esticada. Essas ondas possuem um

comprimento e uma amplitude:

Quando exergamos um objeto, a luz está sendo refletida por ele. Se o objeto for muito pequeno, o comprimento da onda de luz pode ser maior que o tamanho do objeto e assim, ela passará por ele sem sofrer reflexão. Nesse caso dizemos que é invisível. É o que acontece com os àtomos. A luz visível de menor comprimento de onda é a luz violeta. O comprimento da onda de luz violeta é igual a 400 nm(quatrocentos nanômetros ou 400. 10−9 m) e os átomos tem um tamanho médio da ordem de 0,1 nm. Por isso essas ondas contornam a maioria dos átomos, não refletindo luz alguma, e, nesse caso dizemos que os átomos são invisíveis.

EXPLIQUE: porque conseguimos enxergar uma bastéria, mas não conseguimos ver um átomo utilizando um microscópio? _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________

Observe as fotografias a seguir.

O gás cloro no interior do recipiente incolor pode ser observado devido à sua coloração característica. Os metais cobre (B) e alumínio (C) são sólidos, e o mercúrio (A), líquido.

A olho nu pode-se diferenciar, por exemplo, um objeto confeccionado com cobre de um feito com alumínio. Isso é possível porque cada um desses metais apresenta propriedades que lhes são características: a cor do alumínio, por exemplo, é bem diferente da cor do cobre.

Essa mesma distinção pode ser feita entre a água e o gás cloro quando colocados em recipientes fechados distintos. A água é líquida e incolor, e o cloro, um gás de coloração esverdeada.

Cada material é encontrado na natureza num estado físico característico (sólido, líquido ou gasoso).

O estado físico de um material depende das condições de temperatura e pressão em que ele é armazenado. À temperatura ambiente (25 °C) e ao nível do mar (1 atm), a água se encontra em maior quantidade no estado líquido. Nessas mesmas condições de temperatura e pressão, o ar que respiramos – uma mistura contendo, principalmente, nitrogênio, oxigênio, argônio e vapor de água – é um material gasoso.

É qualquer processo (ou conjunto de processos) pelo qual se modificam as propriedades de determinado material. As transformações da matéria são

também denominadas fenômenos, que podem ser físicos (não alteram a estrutura ou a constituição da matéria) ou químicos (alteram a estrutura ou a constituição da matéria). Quando amassamos um papel, por exemplo, temos uma transformação ou fenômeno físico; por outro lado, se queimamos um papel, temos um fenômeno químico.

O ser humano utiliza a energia proveniente dos alimentos para o crescimento e a manutenção de seu organismo, bem como para realizar as mais variadas atividades: ler, escrever, estudar, trabalhar e até mesmo descansar. Para sustentar a sociedade contemporânea, o ser humano utiliza principalmente, energia da queima dos combustíveis, a do movimento das águas e a das usinas nucleares.

As transformações da matéria envolvem algum tipo de energia. Por exemplo, a passagem do cubo de gelo (sólido) para o estado líquido e do líquido para o gasoso ocorre devido à transferência de calor (energia térmica) para a amostra de água. Outro exemplo: a queima da parafina de uma vela produz luz (energia luminosa) e calor (energia térmica).

O calor transferido para o gelo ocasiona a sua mudança de estado físico. A queima da vela gera energia luminosa e térmica para o ambiente.

Algumas transformações requerem energia para ocorrer: o cozimento dos alimentos se processa mediante fornecimento de energia térmica. Ou- tras, no entanto, ocorrem com liberação de energia: a queima dos combus- tíveis libera energia térmica.

O ser humano, no decorrer do desenvolvimento das sociedades, apren- deu a utilizar as transformações da matéria para obter energia em diversas formas, entre elas a térmica, a elétrica, a luminosa e a nuclear.

As diferentes formas de energia podem ser transformadas umas nas outras. Por exemplo, a energia liberada em forma de calor, na queima do álcool ou da gasolina, pode ser convertida em energia mecânica, capaz de promover o movimento dos pistões do motor para que o veículo adquira movimento. No Brasil, as principais fontes de energia elétrica são as usinas hidrelétricas, que convertem a energia potencial da água armazenada em represas na energia cinética que movimenta geradores e produz a energia elétrica. Por outro lado, em vários países da Europa, da Ásia e na América do Norte, as principais fontes de energia elétrica são as usinas nucleares e as usinas termoelétricas (queima do carvão, do gás natural ou dos derivados de petróleo).

Responda:

I. As transformações da matéria envolvem algum tipo de energia.

II. As diferentes formas de energia podem ser transformadas umas nas outras.

Você concorda ou não com essas afirmações? Dê exemplos que justifiquem sua resposta.

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As propriedades podem ser classificadas em gerais e específicas que, por sua vez, se dividem em: químicas, físicas, organolépticas.

-Propriedades Gerais da Matéria

As propriedades gerais são características que se aplicam a qualquer matéria, independente da sua constituição.

Massa Corresponde à quantidade de matéria de um corpo.

Volume Corresponde ao espaço ocupado pela matéria, em qualquer estado físico.

Inércia Corresponde à permanência da ação ou inatividade da matéria: manter-se parado ou em

movimento.

Impenetrabilidade Não há possibilidade de dois corpos ocuparem o mesmo lugar ao mesmo tempo.

Divisibilidade A matéria poder ser dividida em diversas partes muito pequenas.

Compressibilidade Ocorre a redução do volume da matéria, mediante a aplicação de pressão.

Elasticidade Há o regresso do volume da matéria após a força de compressão cessar.

Indestrutibilidade Não se pode destruir ou criar a matéria, o que ocorre são transformações.

Extensão É a capacidade de ocupar lugar no espaço.

Descontinuidade Existem espaços na matéria que não são visíveis a olho nu.

Exemplo: Os gases podem ser comprimidos, como acontece com o ar no pneu de um carro.

-Propriedades Específicas da Matéria

Ao contrário das propriedades gerais, as propriedades específicas são características exclusivas de determinada matéria. Essas características especificam e identificam com exclusividade algumas matérias, diferenciando-as das demais

.

a)Propriedades Químicas

As propriedades químicas são obtidas através de transformação/reação química.

Combustível Capacidade de reagir com oxigênio e liberar energia.

Oxidante Capacidade de retirar elétrons de uma substância.

Corrosivo Capacidade de danificar ou desgastar um material por meio de uma reação química.

Explosivo Capacidade de expandir e liberar ondas de pressão acompanhadas de gases e calor em um

curto espaço de tempo.

Efervescência Capacidade de produzir gás e liberá-lo em meio líquido.

Fermentação Capacidade de transformar a matéria orgânica e produzir energia.

b)Propriedades Físicas

As propriedades físicas não dependem de transformações, ou seja, são inerentes à matéria.

Ponto de fusão Temperatura em que a substância muda do estado sólido para o estado líquido.

Ponto de ebulição Temperatura em que a substância muda do estado líquido para o estado gasoso.

Densidade É a quantidade de matéria em determinado volume.

Condutividade elétrica

Refere-se ao caráter elétrico dos materiais, classificando-os em: condutores, semicondutores e isolantes.

Maleabilidade Permite a moldagem de um material em finas lâminas.

Magnetismo Propriedade de atração e repulsão de determinados metais e ímãs.

Ductibilidade Capacidade do material suportar a deformação sem se romper.

Dureza Resistência de um material à deformações pela aplicação de uma força.

Viscosidade Resistência de um fluido ao escoamento.

Exemplo: Tanto um cubo de gelo flutua em um copo com água, quanto um iceberg flutua sobre o oceano devido a diferença de densidade.

c)Propriedades Organolépticas

As propriedades organolépticas são percebidas pelos órgãos dos sentidos e, por esse motivo, podem ser discutíveis, uma vez que as pessoas têm percepções diferentes acerca de alguns sentidos, tal como com relação ao sabor.

Odor O cheiro classifica as substâncias em odorantes, enquanto as inodoras não possuem cheiro, ou seja,

não é sentido pelas células olfativas.

Sabor As substâncias podem ser classificadas em doces, amargas, azedas ou salgadas pelo

reconhecimento do sabor nas papilas gustativas.

Cor A cor de um material é gerada pela frequência de onda luminosa que é refletida e percebida pela

visão.

Brilho Essa é a capacidade que um material tem de refletir ou absorver luz que incide sobre ele.

Textura A superfície de um material pode ter um aspecto liso, rugoso, áspero ou macio de acordo com a

percepção do tato.

Som São vibrações que ao penetrarem no nosso ouvido produzem sensações auditivas.

Exemplo: É característico dos metais serem brilhosos, enquanto que outros materiais são opacos como a madeira.

Exercícios:

1-(PUC-MG) Em um laboratório de química, foram encontrados cinco recipientes sem rótulo, cada um contendo uma substância pura líquida e incolor. Para cada uma dessas substâncias, um estudante

determinou as seguintes propriedades:

1. Ponto de ebulição 2. Massa

3. Volume 4. Densidade

Assinale as propriedades que podem permitir ao estudante a identificação desses líquidos. a) 1 e 2

b) 1 e 3 c) 2 e 4 d) 1 e 4

2-(UFMG) Uma amostra de uma substância pura X teve algumas de suas propriedades determinadas. Todas as alternativas apresentam propriedades que são úteis para identificar essa substância, exceto:

a) densidade.

b) massa da amostra. c) solubilidade em água.

d) temperatura de ebulição. e) temperatura de fusão

3-(Fuvest-SP) Quais propriedades a seguir são as mais indicadas para verificar se é pura uma certa amostra sólida de uma substância conhecida?

a)Cor e densidade. b)Cor e dureza.

c)Ponto de fusão e densidade.

d)Cor e ponto de fusão. e)Densidade e dureza.

Funcionamento de baterias de lítio, como vencer a guerra contra o corona-vírus, a revolução genômica e o metabolismo. O que esses temas têm em comum?

Carrilho O diretor do IQSC, Instituto de Química de São Carlos (SP), detalha que o processo que detecta o corona-vírus tem tudo a ver com a Química. “Apesar de ser um teste de biologia molecular, tudo é feito por meio de Química. Todo o processo de detecção se trata de uma reação química que ocorre dentro da célula e a Química está em tudo, até no ar que respiramos”, explica que um dos testes mais eficientes para detectar a Covid-19 é feito a partir de amostra de sangue. Ele é chamado de PCR, sigla que significa reação em cadeia da polimerase, que nada mais é do que uma reação que usa a polimerase, uma enzima que está dentro das células. Toda vez que uma célula se divide, o material genético é duplicado. Neste processo de duplicação, uma das enzimas-chave é a polimerase.

Quando se tem um sistema adequado de DNA e os reagentes necessários para sintetizar um polímero novo do DNA, a enzima começa a polimerizar cópias e mais cópias. Isso cria um mecanismo onde uma molécula de DNA é amplificada em milhões de vezes. Com instrumentos, é possível detectar quantas cópias do vírus está ali dentro. Então, é um mecanismo com o qual se faz seletivamente a reação, especificamente para um dado alvo.

“Sabe-se que o DNA tem este poder de formar um código único pelas sequências específicas de DNA. Assim, é possível ter uma assinatura única que só pode ser de um determinado vírus. E quando temos o reagente que faz o reconhecimento desta sequência específica do vírus, chamado de “primer” ou iniciador, ocorre a reação. Daí sai o diagnóstico. Se der positivo, é porque a pessoa tem o vírus”.

Atividade:

2-Quais os testes para detectar a Covid-19 e como eles funcionam? 3-De que forma podemos nos prevenir?

Bibliografia e sites de pesquisa:

Livro- Ser Protagonista – Química/obra concebida e desenvolvida e produzida por edições SM; https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica

https://www.todamateria.com.br/atomo/

https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/introducao-quimica.htm

https://jornal.usp.br/universidade/do-metabolismo-humano-ao-coronavirus-entenda-como-a-quimica-esta-em-tudo/