Conceitos Fundamentais da Química

Matéria: tudo que ocupa lugar no espaço e possui massa. (madeira)
Corpo: porção definida da matéria. (tronco)
Objeto: corpo feito pelo homem com o intuito de se utilizá-lo para algum fim. (banco de madeira)

É possível perceber que a matéria pode existir em três estados físicos diferentes, o sólido, o líquido e o gasoso. É também possível verificar que alguns corpos podem mudar de estado físico, ou seja, deixar de ser sólido e passar para líquido e do líquido passar para o estado gasoso. Um exemplo disso é a água, que pode existir no estado sólido (como gelo), no estado líquido (como água), ou no estado gasoso (como vapor). Sendo assim, estas transformações recebem nomes, tais como:

- fusão para a passagem do sólido para o líquido;

- solidificação para a passagem do estado líquido para o sólido;

- vaporização para a passagem do estado líquido para o gasoso. No entanto, a vaporização pode ser subdividida em:

- ebulição, que é induzida, ou seja, quando se fornece energia a um líquido para ele se transformar no estado gasoso. Exemplo: ferver água em uma panela.

- evaporação, que é a passagem do estado líquido para o gasoso de forma espontânea, ou seja, quando você não induz esta transformação. Um exemplo é uma roupa secando no varal, ou uma poça d’água que evapora pela ação do Sol.

- calefação, que é a passagem do líquido para o gasoso de forma instantânea, ou seja, é uma passagem muito rápida. Um exemplo é quando jogamos gotas d’água em uma panela quente, o que ocorre naquele momento é a calefação.

- Condensação ou Liquefação para a passagem do estado gasoso para o líquido. Exemplo é a formação de gotículas na parte de fora de um copo com água gelada. Neste fenômeno o que se observa é que o ar (que contém vapor d’água) próximo da superfície do copo se resfria e o vapor d’água torna-se água líquida na superfície externa do copo. (As gotículas)

- Sublimação para a passagem direta do estado sólido para o gasoso e do gasoso para o sólido. Um exemplo de sublimação é a passagem da naftalina (que é sólida) para o estado gasoso, diretamente sem que passe pelo estado líquido. A naftalina é utilizada para espantar baratas e traças de gavetas e armários. Ela possui um odor característico.

A partir disso, pode-se desenvolver um esquema para facilitar o seu entendimento.

Estas transformações podem, também ser representadas graficamente. Nesta representação, aborda a temperatura de fusão e a temperatura de ebulição, pois se parte de um sólido e induz ele a passar pelos três estados físicos da matéria, para tal, basta fornecer energia a ele.

Tanto na temperatura de fusão e na temperatura de ebulição, a temperatura permanece constante, ou seja, existem duas fases presentes e a temperatura é constante. Isso para substâncias puras.

Temperatura de fusão: temperatura constante na qual coexistem os estados sólido e líquido em equilíbrio. A temperatura será constante até que existam as duas fases.

Temperatura de ebulição: temperatura constante na qual coexistem os estados líquido e gasoso em equilíbrio. A temperatura será constante até que existam as duas fases.

Nos intervalos entre fusão e ebulição, a temperatura aumenta com o decorrer do tempo e o líquido vai aquecendo até que ele comece a ferver, aí teremos início a ebulição.

A partir deste gráfico também é possível verificar a temperatura de condensação e a temperatura de solidificação que são as mesmas que a temperatura de ebulição e temperatura de fusão, respectivamente.

Quando uma mistura sofre fusão e ebulição a uma temperatura constante, ou seja, a transformação inicia e termina a uma mesma temperatura, temos uma substância pura, ou substância.

Quando uma amostra sofre fusão e/ou ebulição e a temperatura varia no momento da fusão ou da ebulição, temos uma mistura. Esta mistura pode ser azeotrópica quando a variação é na temperatura de fusão, ou a mistura pode ser eutética quando a variação de temperatura é na temperatura de ebulição.

Misturas Azeotrópicas

São misturas que têm a temperatura de fusão variante, ou melhor.

Um exemplo de mistura azeotrópica é o álcool comercial, que ainda é vendido nos supermercados. Ele é uma mistura de 92,8% de álcool e 7,2% de água. (álcool Minalcool)

Misturas Eutéticas

São misturas que tem variação na temperatura de ebulição, ou melhor a ebulição ocorre em uma faixa de temperatura e não mais em uma temperatura constante.

Um exemplo de mistura eutética é a mistura de gelo e sal de cozinha, que sofre fusão à temperatura constante, mas a ebulição ocorre em uma faixa de temperatura.

OBS: Com isso pode-se perceber que temperatura de fusão e de ebulição servem para identificar se uma amostra é uma substância pura ou se ela é uma mistura.

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  Imagine duas bolinhas de tamanhos iguais, ou seja, de volumes iguais, mas sendo uma delas feita de isopor e a outra de ferro.
  Agora, imagine um balde cheio de água. Pronto, temos tudo que queremos para entender o termo densidade, para tal, imagine que a bolinha de ferro foi colocada no balde de água.
  O que aconteceu?
  A bolinha afundou, ou seja, foi para o fundo do balde. Agora, imagine que foi colocado a bolinha de isopor no mesmo balde.
  O que aconteceu?
  A bolinha flutuou, ou seja, o que se pode concluir disso?
  As bolinhas tinham o mesmo volume, mas o peso delas eram iguais? Com certeza não. A bolinha de ferro era mais pesada, mas o que é peso?
  
  Peso é a denominação para a força de atração que a Terra exerce sobre todo corpo que possui massa.
  
  Então, se um corpo é mais pesado ele possui, necessariamente mais massa do que o mais leve.

Assim temos: d = m / v,

onde m é a massa do corpo; v é o volume que ele ocupa e d é a sua densidade.

Ou seja, densidade é uma relação entre a massa de um corpo e o volume que ele ocupa.
Então quanto mais massa um corpo tiver, para um volume tal, a sua densidade maior será. Da mesma forma é possível verificar que para uma determinada massa, quanto maior for o volume que o corpo ocupar, menor será a sua densidade. Isso é observado pela relação matemática d = m/ v, onde m aumenta, então d também aumenta, pois são diretamente proporcionais. E quando v aumenta, d diminui, pois são inversamente proporcionais.
A partir disso pode-se concluir que a bolinha de ferro é mais densa que a bolinha de isopor, pois a de ferro tem mais massa em um volume determinado, do que a de isopor. Mas qual o motivo da bolinha de ferro ter afundado na água e a de isopor não? A resposta é que a bolinha de ferro é mais densa que a água, sendo assim ela afunda, mas a bolinha de isopor é menos densa que a água, logo, ela fica por cima. Desta forma podemos concluir que quando um corpo é mais denso que o outro, ele tende a ir para a região inferior.
Um outro exemplo é a mistura de água e óleo. Qual fica por cima, a água ou o óleo?
Qual, então é mais denso, a água, ou o óleo?

Misturas Homogêneas e Heterogêneas

Misturas homogêneas: apresenta aspecto visual uniforme em toda sua extensão e possui apenas uma fase.

Misturas heterogêneas: apresenta aspecto visual descontínuo, ou seja, possui mais de uma fase.

Fase: cada parte do sistema que apresenta aspecto visual homogêneo (uniforme).

O desenho (1) apresenta apenas uma fase e também uma substância, a água. Então o sistema é homogêneo.
O desenho (2) apresenta apenas uma fase, mas possui duas substâncias, a água e o sal. Este sistema é homogêneo. (só tem uma fase)
O desenho (3) é um sistema heterogêneo, pois possui duas fases visivelmente identificadas. Possui também duas substâncias, a água e o óleo.
O desenho (4) possui três fases, a água, o óleo e a areia e possui também três substâncias. O sistema é heterogêneo.
O desenho (5) possui apenas uma fase, mas possui várias substâncias, entre elas o O2, N2, CO2 (principais constituintes do ar atmosférico).
No desenho (6) existem duas fases, a água e o gelo, mas possui apenas uma substância, a água. O que ocorre é que a água se encontra em dois estados físicos, o sólido e o líquido.

As misturas podem ser líquidas, sólidas e gasosas.

Misturas líquidas :
Homogêneas: ex.: água potável.
Heterogêneas: ex.: água e óleo.

Misturas gasosas são sempre homogêneas. Ex.: ar (composto por O2, N2, CO2, etc).

Misturas sólidas podem ser :

Homogêneas: ex.: ligas metálicas: ouro de aliança 18 quilates, que é composto por 75% de ouro e 25% de cobre ou prata.

Heterogêneas: apresentam duas ou mais fases. O número de fases é igual ao número de componentes da mistura. Ex.: mistura de arroz, feijão e macarrão é um sistema de três fases e três componentes.