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Matéria e Medidas. Reis, Oswaldo Henrique Barolli. R375m Matéria e medidas / Oswaldo Henrique Barolli. Varginha, slides; il.

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1

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

(2)

Introdução: matéria

e medidas

• O estudo da química

• Classificações da matéria

• Propriedades da matéria

• Unidades de medida

• Incerteza na medida

• Análise dimensional

2

(3)

Introdução

- 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.

(4)

Introdução

Por que estudar química?

(5)

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.

(6)

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)

(7)

Classificação da matéria

Estados da Matéria

• Sólido: Estado onde os átomos, íons ou moléculas

estão ordenados em arranjos bem definidos.

(8)

• Líquido: Não assume uma forma fixa e possui

volume constante (em temperatura e pressão

constantes).

8

Classificação da matéria

Estados da Matéria

(9)

• Gasoso: Assume o volume e a forma do recipiente,

é compressível e flui rapidamente.

9

Classificação da matéria

Estados da Matéria

(10)

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:

(11)

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

2

SO

4

etc...

(12)

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.

(13)

Esquema de

classificação da matéria

(14)

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)

(15)

• 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.

(16)

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.

16

Intensivas: Não dependem da quantidade de amostra analisada. Ex.:

Temperatura, densidade, ponto de fusão.

Extensivas: Dependem da quantidade de amostra analisada. Ex.:

(17)

Mudanças de estado físico

da matéria

(18)

Mudanças de estado físico

da matéria

(19)

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)

(20)

Curva de Resfriamento da água

S

L

L e G

G

T°C

100

0

- 20

tempo

S e L

(21)

Curva de Aquecimento da água

S

L

L e G

G

T°C

100

0

- 20

tempo

S e L

(22)
(23)

Curvas de Misturas Comuns

(24)

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,…)

(25)

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.

(26)

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

(27)

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

(28)

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;

(29)

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

(30)

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)

(31)

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).

(32)

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.

(33)

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

(34)

Densidade:

massa específica de

uma substância.

• É a razão (d) entre a massa dessa substância e o

volume por ela ocupado.

(35)

sólido

>

líquido

>

gasoso

Aumento do volume

A DENSIDADE

é maior quanto maior o estado de

agregação da matéria.

(36)

Substâncias Puras

(37)

HOMOGÊNEA solução

AR

ÁGUA + AREIA

HOMOGÊNEA solução HETEROGÊNEA

MISTURA

(38)

• 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.

(39)

• 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

(40)

• 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

].

(41)

• 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

2

O].

• Carbono e oxigênio são combinados na proporção fixa

de 1:2 para formar o composto dióxido de carbono

[CO

2

].

(42)

• 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.

(43)

Separação de misturas

43

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

(44)

Separação de misturas

• Aparelho utilizado para a separação de uma

solução de cloreto de sódio (água salgada) em seus

componentes.

(45)

Separação de misturas

45

Separação dos

componentes do

petróleo –

destilação

fracionária

(46)

• 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

(47)

Unidades de medida

(48)

Unidades de medida

(49)

Unidades de medida

• Temperatura

(50)

Unidades de medida

• Unidades derivadas do SI – Velocidade,

volume, densidade

• Dispositivos usados para medir e verter volumes

de líquidos

(51)

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”.

51

a – exatos, mas, não precisos d – precisos, mas não exatos c – nem precisos nem exatos b – precisos e exatos

(52)

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

(53)

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.

(54)

Análise dimensional

• A análise dimensional ajuda a ter certeza que as

soluções para os problemas produzirão as unidades

corretas;

• As unidades são multiplicadas, divididas ou canceladas

durante o cálculo, sendo necessário ficar atento aos

fatores de conversão das unidades usadas.

Referências

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