Conhecendo a Matéria e Suas Transformações

CONHECENDO A MATÉRIA E SUAS TRANSFORMAÇÕES

COMO A MATÉRIA SE APRESENTA?

Postagem baseada no livro Química Volume 1 de Ricardo Feltre para Ensino Médio.

A matéria pode se apresentar em dois estados homogêneos, água com sal dissolvido, por exemplo, com as mesmas características ou heterogêneas, com diferentes características entre seus pontos, é o caso da pedra com diferentes cores na sua composição, ou de misturas entre água e óleo em que o óleo fica por cima da água. Podemos chamar a matéria em análise de sistema, os sistemas podem ser homogêneos, ou seja, com uma única fase, ou heterogêneos, aqueles com mais de uma fase.

OBS: É interessante perceber que mais de uma fase não significa necessariamente mais de uma substância, por exemplo, se o sal está dissolvido em água é uma mistura homogênea, já a água no estado liquido contendo gelo é um mistura heterogênea, pois contém mais de uma fase.

MISTURA HETEROGÊNEA:

Granito, contém várias fases (Manchas), é uma mistura heterogênea.

Mistura Heterogênea Oléo e Água

Misturas Heterogêneas, Água e Gelo são Heterogêneos pois têm mais de uma fase

 MISTURA HOMOGÊNEA:

Café são vários componentes misturados na água, mais de uma substância em um único sistema é uma substância homogênea

Água e Alcool se misturam em uma única fase, isto é chamado de Solução

Estados da matéria e alterações entre elas:

SÓLIDO à LÍQUIDOà GASOSO

FUSÃO: ALTERAÇÃO DO ESTADO SÓLIDO PARA LÍQUIDO.

SOLIDIFICAÇÃO: LIQUIDO PARA SÓDIDO.

EVAPORAÇÃO: LIQUIDO PARA GASOSO, SE ACONTECER DE MANEIRA INTENSA DEVIDO A AUMENTO SÚBITO DA TEMPERATURA É CHAMADO DE EBULIÇÃO.

CONDENSAÇÃO: GASOSO PARA O LIQUIDO.

SUBLIMAÇÃO: QUANDO A TRANSFORMAÇÃO VAI DO SÓLIDO DIRETAMENTE PARA O GASOSO SEM PASSAR PELO ESTADO LIQUIDO.

(RE) SUBLIMAÇÃO: QUANDO A MATÉRIA PASSA DO ESTADO GASOSO PARA O SÓLIDO SEM SE TORNAR LIQUIDO ANTES, ISTO É POSSÍVEL COM DIMINUIÇÃO DA TEMPERATURA E DA PRESSÃO.

Cada substância tem pontos de fusão e ebulição específicos, a temperatura de uma substância pura não aumenta durante o tempo que ela esta alterando seu estado físico, isto pode ser mostrado no seguinte gráfico:

Água (substância pura), temperatura constante na troca de estados físicos.

Caso não seja uma substância pura este gráfico revelará inconstâncias nas temperaturas de fusão e ebulição podendo ocasionar em:

Mistura, houve uma variação da temperatura mesmo durante a ebulição.

Percebe-se no gráfico a temperatura não constante em períodos de transformação da matéria.

OBS: É preciso ter atenção para as misturas eutéticas e azeotrópicas.

A mistura eutética se funde/solidifica em temperaturas constantes, mas não mantém a constância na ebulição, no caso das azeotrópicas ocorre o inverso.

Mistura eutética:

Alteração na ebulição, contância no fusão

Mistura azeotrópica:

Constância na ebulição, alteração de temperatura na fusão

Uma das medidas mais importantes da química é a densidade, para chegar na medida da densidade a fórmula é a seguinte:

d=m/v, densidade é igual à massa dividido pelo volume.

IDENTIFICANDO OS MATERIAIS

É necessário identificar os diferentes elementos presentes no ambiente, para fazer isso é preciso conhecer suas características específicas, tais como:

Calor específico: quantidade necessária de calor para aumentar em 1ºC a temperatura de 1g do elemento.

Solubilidade: Maior massa do material que podemos dissolver em uma dada quantidade de solvente. Exemplo: podemos dissolver 365 gramas de sal comum em 1L de água a 20ºC.

Caso o material apresente constantes físicas bem definidas, o chamamos de substância pura.

Substância pura: Material isento de outros materiais e que apresenta grandezas físicas bem definidas.

Processos de separação de misturas

Sabemos que a natureza pode oferecer substâncias puras, com misturas, no caso das substâncias puras as propriedades específicas nos indicam suas aplicabilidades, mas e no caso das misturas. Como fazer para obter informações mais precisas delas, já que suas características físicas são inconstantes?

É útil saber separar diferentes misturas para poder analisar as substâncias que a compõem separadamente. Existem diversos processos utilizados para separar substâncias

Exemplos:

1.      Filtração: Utiliza-se de filtro para separar partículas sólidas de líquidos ou de gases.

2.      Decantação: Utiliza-se da gravidade para separar misturas de diferentes densidades, pode ser aplicada a líquidos imiscíveis, em que os mais densos caem primeiro pelo funil de decantação, pode ser aplicado também a misturas de líquido com sólidos.

3.      Sifonação: Utilização de mangueira (Sifão) para retirar o líquido do meio em que contem o líquido e o sólido.

4.      Destilação: Utiliza-se do ponto de ebulição dos materiais. A destilação consiste em aquecer a mistura até que um dos líquidos entre em ebulição, este líquido é separado, passa por um condensador e seu estado líquido é armazenado em um recipiente separado. Quando destilamos líquidos miscíveis entre si, a separação tende a ser melhor quanto maior a diferença entre o ponto de ebulição dos dois, obviamente que este processo não é possível em misturas azeotrópicas, aquelas em que os líquidos misturados têm o mesmo ponto de fusão.

5.      Destilação Fracionada: Usada para separar gases. Os gases sofrem pressão e resfriamento até adquirirem a forma líquida, depois são fervidos a temperaturas ainda baixíssimas para os padrões rotineiramente – são fervidos a temperaturas abaixo de 100ºC – após a destilação ocorre normalmente. A substância com menor ponto de ebulição evapora primeiro e é separado, na sequencia a segunda substância entra em ebulição e é separado. Utiliza-se deste processo para separar o oxigênio do nitrogênio, ambos utilizados comercialmente.

6.      Cristalização: Um processo físico, serve para purificar sólidos, isto ocorre naturalmente nas salinas em que a evaporação da água (soluto) de forma lenta propicia ao cloreto de sódio (sal comum) se cristalize antes da demais substâncias, podendo ser concomitante mente separado e purificado.

7.      Sublimação: Aplica-se calor a uma mistura, quando se sabe que só um elemento dela é sublimável. É o como se separa iodo de impurezas por exemplo.

8.      Dissolução fracionada: Utiliza-se quando apenas um dos elementos da mistura é solúvel num dado líquido. Ex: areia, sal e água se encontram misturados, o sal é solúvel em água, mas a areia não, misturando os três a areia pode ser separada dos outro dois por decantação ou sifonação, logo após podemos separar a água do sal por destilação, em que a água evapora e sobra o sal.

9.      Extração: Utiliza-se quando uma substância consegue extrair uma substância de outra. É o processo normalmente usado na preparação de chás. Dizemos que a água extraiu a substância da erva.

10.  Separação magnética: Aplicável quando um dos elementos dos componentes da mistura é magnético, é o caso do ferro. Quando se têm partículas de ferro ou de outra substância com propriedades magnéticas em uma mistura, elas podem ser retiradas com o auxílio de um imã.

11.  Peneiração: Utilizado para separar substâncias de diferentes tamanhos.

12.  Catação: Separação mecânica feita em substâncias sólidas grandes, este método quase sempre feito a mão.

Decantação, utiliza-se da gravidade e densidade das susbstâncias

Sifonação para separar o líquido do Sólido

Instrumental para Destilação Simples

Cristalização de Sal comum (NaCl).

Separação Magnética

Peneiras para diferentes tamanhas de Partículas

Catação processo simples de separação utilizado para grandes partículas

Além dos métodos relatados aqui existem outros e com o avanço das ciências e necessidades práticas principalmente do setor produtivo novos métodos de separação são descobertos ou aprimorados.