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Matéria e Medidas
Reis, Oswaldo Henrique Barolli. R375m
Matéria e medidas / Oswaldo Henrique Barolli. – Varginha, 2015.
54 slides; il.
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1. Química. 2. Química – Estudo e ensino. I. Título. II. Fundação de Ensino e Pesquisa-
FEPESMIG
CDD: 540 AC: 115607 Elaborado por: Isadora Ferreira CRB-06 31/06
Introdução: matéria
e medidas
• O estudo da química
• Classificações da matéria
• Propriedades da matéria
• Unidades de medida
• Incerteza na medida
• Análise dimensional
2Introdução
- Química é o estudo das propriedades dos
materiais e das mudanças sofridas por estes. Os
princípios químicos estão presentes em todos os
aspectos de nossas vidas.
Introdução
Por que estudar química?
A matéria
• Matéria é tudo aquilo que possui massa e ocupa
lugar no espaço.
• Pode ser classificada de acordo com seu estado
físico
(sólido, líquido e gasoso)e de acordo com sua
composição
(elemento, composto ou mistura).• Vácuo: A
usência total de matéria.
A matéria
• Matéria:
tudo que ocupa lugar no espaço e
possui massa. (madeira)
• Corpo:
porção definida da matéria. (tábua)
• Objeto:
corpo feito pelo homem com o
intuito de se utilizá-lo para algum fim. (banco
de madeira)
Classificação da matéria
Estados da Matéria
• Sólido: Estado onde os átomos, íons ou moléculas
estão ordenados em arranjos bem definidos.
• Líquido: Não assume uma forma fixa e possui
volume constante (em temperatura e pressão
constantes).
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Classificação da matéria
Estados da Matéria
• Gasoso: Assume o volume e a forma do recipiente,
é compressível e flui rapidamente.
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Classificação da matéria
Estados da Matéria
Classificação da matéria
Substância
• Uma substância pura (em geral, chamada
simplesmente de substância) é a matéria que tem
propriedades distintas e uma composição que não
varia de amostra para amostra.
• Todas as substâncias são elementos ou compostos:
Classificação da matéria
Substância
•
Elementos: Cada elemento contém um
único tipo de átomo. Ex: O
2, Fe, Cl
2, Si etc...
• Compostos: São formados pela interação entre
elementos. NaCl, H
2SO
4etc...
Classificação da matéria
Substância
• Mistura: A maioria da matéria é constituída
de misturas de diferentes substâncias. As
substâncias que compõem uma mistura são
chamadas de componentes da mistura. Uma
mistura pode ser:
• Homogênea (soluções): são uniformes,
possuem 1 fase.
• Heterogênea: não se misturam, possuem
mais de uma fase.
Esquema de
classificação da matéria
Sistema:
tudo o que é objeto
da
observação
humana
.
Sistemas homogêneos
Sistemas heterogêneos
Substância pura Mistura Substância pura Mistura
Água
Álcool hidratado Gelo: H2O(sól) +
Água: H2O(líq)
• Fase:
corresponde a cada porção uniforme de uma matéria.
Componente:
corresponde a cada substância que participa da mistura.
• Mistura de dois ou mais sólidos será sempre heterogênea e cada sólido
corresponde a uma fase.
Propriedades da matéria
• Mudanças físicas: Apresentam alterações em sua
aparência física, mas não em sua composição. Ex.:
A mudança do estado físico do gelo para a água
líquida.
• Mudanças químicas: É quando uma substância é
transformada em uma substância quimicamente
diferente. Ex.: Quando o hidrogênio queima ao ar,
ele sofre uma mudança química porque combina-se
com o oxigênio para formar a água.
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•
Intensivas: Não dependem da quantidade de amostra analisada. Ex.:
Temperatura, densidade, ponto de fusão.
•
Extensivas: Dependem da quantidade de amostra analisada. Ex.:
Mudanças de estado físico
da matéria
Mudanças de estado físico
da matéria
SUBSTÂNCIA PURA X
MISTURA
SUBSTÂNCIA PURA
100 vapor d'água água + vapor d'água água gelo + água gelo estado sólido estado líquido estado gasoso fusão solidificação ebulição condensação temperatura (graus Celsius)Curva de Resfriamento da água
S
L
L e G
G
T°C
100
0
- 20
tempo
S e L
Curva de Aquecimento da água
S
L
L e G
G
T°C
100
0
- 20
tempo
S e L
Curvas de Misturas Comuns
PROPRIEDADES DA MATÉRIA
• Propriedades gerais são comuns a todos os materiais ( massa, volume,
divisibilidade,...)
• Propriedades funcionais são apresentadas por um grupo de
substâncias, chamado função química. Aldeído, Álcool, Cetona, Éster,
etc.
• As propriedades específicas caracterizam cada tipo de substância
(organolépticas (Cor, sabor, odor) , químicas e físicas )
As propriedades físicas são utilizadas para identificar as
substâncias : PF, PE, densidade,…)
PROPRIEDADES GERAIS DA
MATÉRIA
Inércia: A matéria conserva seu estado de movimento ou repouso a menos que uma força aja sobre ela.
Massa: É uma propriedade relacionada com a quantidade de matéria e é medida
geralmente em quilograma. A massa é a medida da inércia. Quanto maior a massa de um corpo maior a sua inércia. Massa e peso são duas coisas diferentes, massa de um corpo pode ser medida por uma balança e o peso é uma força medida pelo
dinamômetro.
A massa é uma propriedade da matéria, independe onde o corpo está, a sua massa não se modifica. Mas o peso vai depender de onde o corpo está . Se uma pessoa foi para a Lua ,onde a gravidade é menor, o peso vai ser menor também mas sua
quantidade de matéria (massa) permanece inalterada
Extensão: Toda matéria ocupa um lugar no espaço. Logo todo corpo tem extensão. Seu corpo, por exemplo, tem a extensão do espaço que você ocupa.
Impenetrabilidade: Duas porções de matéria não podem ocupar o mesmo lugar ao mesmo tempo no espaço.
Divisibilidade: A matéria pode ser dividida em partes cada vez menores.
Indestrutibilidade: A matéria não pode ser destruída nem criada, apenas transformada. Compressibilidade: Quando a matéria está sofrendo a ação de uma força, seu volume diminui.
Elasticidade: A matéria volta ao volume e à forma iniciais quando cessa a compressão. Descontinuidade: Toda matéria é descontínua, por mais compacta que pareça. Existem espaços entre uma molécula e outra e esses espaços podem ser maiores ou menores tornando a matéria mais ou menos compacta
PROPRIEDADES FUNCIONAIS
DA MATÉRIA
São propriedades comuns a determinados grupos de matérias, identificadas pela função que desempenham. Exemplos: ácidos, bases, sais, óxidos, álcoois, éter, etc. ÁCIDOS: possuem sabor azedo ou cáustico, facilmente identificado em frutas cítricas HIDROCARBONETOS: queimam, facilmente, liberando calor : são combustíveis
BASES: têm sabor amargo e são semelhantes ao sabão quando as tocamos. SAIS: conduzem corrente elétrica, em solução e apresentam sabor salgado. ÉTERES: possuem caráter básico e são altamente inflamáveis e voláteis
PROPRIEDADES
ESPECÍFICAS DA MATÉRIA
1.PROPRIEDADES ORGANOLÉPTICAS:
a)cor: a matéria pode ser colorida ou incolor. Esta propriedade é percebida pela visão;
b)brilho: a capacidade de uma substância de refletir luz é a que determina o seu brilho. Percebemos o brilho pela visão;
c)sabor: uma substância pode ser insípida (sem sabor) ou sápida (com sabor). Esta propriedade é percebida pelo paladar;
d)odor: a matéria pode ser inodora (sem cheiro) ou odorífera (com cheiro). Esta propriedade é percebida pelo olfato;
2. PROPRIEDADES QUÍMICAS
Reatividade química das substâncias .
3.PROPRIEDADES FÍSICAS
São as chamadas constantes físicas da matéria ( ponto de fusão, ebulição, densidade, viscosidade, dureza, tenacidade, coeficiente de solubilidade,…) usadas para
IDENTIFICAR A MATÉRIA.
DENSIDADE: densidade absoluta ou massa específica (d) de um corpo é a relação
entre a massa do material e o volume por ele ocupado.
Quando dizemos que o metal ouro apresenta densidade de 19,3 g/cm3 à 20C, isso
significa que o volume de 1cm3de ouro possui massa de 19,3 g.
A densidade varia com a temperatura, pois os corpos geralmente dilatam-se (aumentam de volume) com o aumento da temperatura
TESTES DE CONTROLE DE QUALIDADE PELA
DENSIDADE: uso de densímetros
densidade em g/cm3
Especificações Determinadas por Lei: 1-Gasolina Comum e Aditivada:
Densidade Mínima a 20/4ºC = 0,7200 Densidade Máxima a 20/4ºC = 0,7600
2-Diesel:
Densidade Mínima a 20/4ºC = 0,8200 Densidade Máxima a 20/4ºC = 0,8800 3-Álcool Etílico Hidratado Carburante:
Densidade Mínima a 20/4ºC = 0,8075 (93,8º INPM)
Densidade Máxima a 20/4ºC = 0,8110 (92,6º INPM)
VERIFICAÇÃO DA QUALIDADE DO ÁLCOOL COMBUSTÍVEL
O álcool combustível vendido nos postos de abastecimento contém uma certa quantidade de água (álcool hidratado). Essa mistura é
padronizada e apresenta um valor definido de densidade. Ao lado das bombas de álcool existe um recipiente transparente contendo a mistura água/álcool e duas bolinhas de densidades diferentes (uma com densidade um pouco maior que a mistura – que fica no fundo do recipiente – e outra com uma densidade um
pouco menor que a mistura – que fica na parte superior do recipiente). Quando a proporção água/álcool é alterada, modifica-se a densidade da mistura, fazendo com que as bolinhas fiquem no mesmo lado (as duas na parte superior ou na parte inferior).
DUREZA
É a resistência que uma espécie de matéria apresenta ao ser riscada por outra.
Quanto maior a resistência ao risco, mais dura é a matéria.
Escala de dureza de Mohs
Friedrich Mohs, um mineralogista alemão, criou uma tabela de dez minerais, com dureza relativa. Quanto mais alto o número, mais duro o mineral. Os minerais de valores numéricos altos (6, 7, 8) riscam os de valores relativos mais baixos (1, 2, 3, 4)
O diamante é a matéria mais dura que se conhece, é utilizado em brocas que cortam o mármore e em estiletes de cortar vidro.
TENACIDADE: é a resistência de um material à
fratura ou ruptura . O ferro é o metal que apresenta maior tenacidade.
Obs: não confundir dureza (resistência ao risco) com a tenacidade (resistência ao impacto). Por exemplo: se você der uma martelada sobre um diamante, ele se despedaçará. Mas, se a martelada for sobre um pedaço de ferro, o máximo que
poderá acontecer é ficar a marca do martelo sobre o ferro. Agora, se você passar o diamante sobre uma chapa de ferro, ficará um risco.
MALEABILIDADE
A matéria que pode ser facilmente transformada em lâminas é considerada maleável. Exemplos: ferro, alumínio, prata, ouro e chumbo.
DUCTIBILIDADE
É a propriedade que permite a matéria ser transformada em fio. É o que acontece com os metais: os fios de cobre, por exemplo, são usados para conduzir a
Densidade:
massa específica de
uma substância.
• É a razão (d) entre a massa dessa substância e o
volume por ela ocupado.
sólido
>
líquido
>
gasoso
Aumento do volume
A DENSIDADE
é maior quanto maior o estado de
agregação da matéria.
Substâncias Puras
HOMOGÊNEA solução
AR
ÁGUA + AREIA
HOMOGÊNEA solução HETEROGÊNEAMISTURA
• O que é um Átomo ?
• Todas as substâncias são feitas de matéria e a
unidade fundamental da matéria é o átomo. O
átomo constitui a menor partícula de um elemento.
O átomo é composto de um núcleo central
contendo prótons (com carga positiva) e nêutrons
(sem carga). Os elétrons (com carga negativa e
massa insignificante) revolvem em torno do núcleo
em diferentes trajetórias imaginárias chamadas
órbitas.
• O que é um Elemento ?
• Elemento é uma substância feita de átomos de um
tipo. Existem cerca de 82 elementos que ocorrem
naturalmente e cerca de outros 31 elementos
criados artificialmente como listados na
Tabela
Periódica
• O que é uma Molécula ?
• Uma molécula é formada quando átomos do mesmo
ou diferentes elementos se combinam. A molécula é a
menor partícula de uma substância que pode
normalmente existir de maneira independente.
Exemplos:
• Dois átomos de oxigênio se combinam para formar
uma molécula de oxigênio [O
2].
• Um átomo de carbono se combina com dois átomos de
oxigênio para formar uma molécula de dióxido de
carbono [CO
2].
• O que é um Composto ?
• Um composto é formado quando átomos ou moléculas
de diferentes elementos se combinam. Em um
composto, os elementos estão quimicamente
combinados em uma proporção fixa.
Exemplos:
• Hidrogênio e oxigênio são combinados na proporção
fixa de 2:1 para formar o composto água [H
2O].
• Carbono e oxigênio são combinados na proporção fixa
de 1:2 para formar o composto dióxido de carbono
[CO
2].
• Massa: medida numérica de uma determinada
quantidade de matéria. SI = quilograma (kg); Balança.
• Atenção:Sempre constante.
• Peso:resultado da ação da gravidade sobre uma
certa massa Peso = massa X aceleração da gravidade
(P= mg). SI = Newton (N), kgf (quilograma-força);
Dinamômetro de mola.
• Atenção:Variável.
• Volume: representa o espaço ocupado pela matéria.
SI = litro (L)
• Mol: unidade de quantidade de matéria.
• Matériae suaspropriedades.
Separação de misturas
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Técnicas Tipos de
mistura Natureza das misturas Exemplos
Filtração Heterogênea Sólido-líquido ou Sólido-gasoso Areia + água
Poeira + ar
Filtração a vácuo Heterogênea Sólido-líquido (quando a
filtração comum é lenta) Farinha + água
Centrifugação Heterogênea Sólido-líquido Separação da nata do leite
Decantação Heterogênea Sólido-líquido ou Líquido-líquido Areia + água
Óleo + água
Dissolução fracionária Heterogênea Sólido-sólido Sal + areia
Destilação simples Homogênea Sólido-líquido Sal + água
Destilação fracionária Homogênea Líquido-líquido Separação dos
Separação de misturas
• Aparelho utilizado para a separação de uma
solução de cloreto de sódio (água salgada) em seus
componentes.
Separação de misturas
45•
Separação dos
componentes do
petróleo –
destilação
fracionária
• Sistema:é um corpo submetido à observação.
• Aberto:troca matéria e energia com o ambiente.
• Fechado:troca apenas energia com o ambiente.
• Isolado:não troca matéria nem energia com o
ambiente
Unidades de medida
Unidades de medida
Unidades de medida
• Temperatura
Unidades de medida
• Unidades derivadas do SI – Velocidade,
volume, densidade
• Dispositivos usados para medir e verter volumes
de líquidos
Incerteza na medida
• Números exatos: Valores são
conhecidos com exatidão
• Números inexatos: Valores
obtidos a partir de medidas
• Limitação dos equipamentos, erro humano etc...
• Precisão: é uma medida do grau
de aproximação entre os
valores das medidas individuais;
• Exatidão ou acurácia: indica o
grau de aproximação entre as
medidas individuais e o valor
correto ou “verdadeiro”.
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a – exatos, mas, não precisos d – precisos, mas não exatos c – nem precisos nem exatos b – precisos e exatos
Incerteza na medida
Algarismos significativos:
• Em uma medida, admitindo-se a incerteza de mais ou
menos um algarismo, aproxima-se o resultado a um
número, que registra apenas um algarismo incerto.
• As regras para eles são:
• Todos os dígitos diferentes de zero são significativos;
• Zero entre dois dígitos diferentes de zero são significativos;
• Zero além da vírgula decimal no final de um número é significativo;
• Zeros que precedem o primeiro dígito diferente de zero em um
número não são significativos.
• Qual a diferença entre 4,0g e 4,00g?
• Considerando uma incerteza de + ou – 1 na última casa decimal
temos:
• 4,0 -> a massa esta entre 3,9 e 4,1
• 4,00 -> a massa esta entre 3,99 e 4,01
Incerteza na medida
Algarismos significativos em cálculos:
• A precisão do resultado é limitada à precisão das medidas utilizadas.
• Na multiplicação e na divisão o resultado terá o mesmo número de algarismos significativos da medida que tiver o menor número de algarismos significativos. E se:
• O número mais à esquerda da virgula é menor que 5 o número antecedente permanece inalterado. Ex.: 7,248 -> 7,2
• O número mais a esquerda da vírgula a ser removido é maior ou igual a 5 o número precedente aumenta em 1. Ex.: 4,735 -> 4,74
• Mas na adição e subtração, o resultado não pode ter mais números à direita da vírgula do que a parcela com o menor número de algarismos depois da vírgula.
