Separação das Misturas

Vimos , que é muito comum as substâncias aparecerem misturas. Em consequência, torna-se frequentemente necessário, separar as substâncias existentes na mistura, até ficarmos com cada substância totalmente isolada das demais (substância pura). Esta separação, também chamada análise imediata, equivale a isolar as várias moléculas (ou aglomerados iônicos) que diferem entre si.

No final da separação, devemos verificar se as substâncias foram realmente bem separadas. (é bom entender que uma separação absoluta é totalmente impossível, na prática). Para tanto, usamos as constantes físicas, que caracterizam cada substância, como já foi explicado; No nosso exemplo, se água ficou realmente pura, ela deverá congelar a 0º C, ferver a 100º C ao nível do mar,etc.

Evidentemente, a separação é tanto mais difícil quanto mais "perfeita" for a mistura. Uma mistura heterogênea é, em geral , desdobrada por processos mais simples, como são os processos mecânicos, que só envolvem operações mecânicas como: catação, peneiração, decantação, filtração, etc. Já uma mistura homogênea, será desdobrada por processos mais perfeitos, como os processos físicos, que envolvem transformações físicas, como por exemplo, evaporação, destilação, liquefação, etc.

Logicamente, uma substância pura não será mais desdobrada por esses processos mecânicos e físicos de análise imediata.

Dentre os processos de separação, os mais usados nos laboratórios e nas indústrias químicas são:

1) Filtração

É um processo mecânico, que serve para separar misturas heterogêneas de um sólido disperso num líquido ou num gás:

O filtro d'água retém as partículas de terra que vêm suspensas n'água

O aspirador de pó filtra a poeira existente no ar, que é aspirado.

O coador de café retém as partículas sólidas do café.

Em laboratório, a filtração mais simples é feita com um funil do tipo comum, em geral de vidro, no qual é colocada uma folhar de "papel de filtro", convenientemente dobrada.

Há casos em que a filtração é muito demorada. Para apressá-la, usa-se filtração a vácuo:

2) Decantação

É também, um processo mecânico que serve para separar misturas heterogêneas de um sólido num líquido ou de dois líquidos imiscíveis entre si:

A areia que está "em suspensão" na água vai , lentamente, se depositando no fundo do recipiente.

Em certas indústrias químicas, são usadas "câmaras de poeira", num circuito em zigue-zague , as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam.

Nos laboratórios, são usados os funis de separação ou de decantação ou de bromo para líquidos miscíveis de densidades diferentes.

3) Destilação

É um processo físico, que serve para separar misturas homogêneas, ou soluções de sólidos em líquidos ou soluções de dois ou mais líquidos.

Um alambique para fabricação de pinga é um dos exemplos mais comuns de aparelhos de destilação.

Em laboratório, o parelho habitualmente usado é:

A separação é possível, porque o componente mais volátil das misturas inicial irá "destilar" em primeiro lugar. Entretanto, devemos avisar que existem certas misturas - chamadas "misturas azeotrópicas" - que destilam integralmente, neste caso, a separação por destilação torna-se impossível; é o que acontece com uma mistura de aproximadamente 96% de álcool comum e 4% de água que destila inalterada a 78,1º C.

4) Cristalização

É um processo físico, que serve para separar e purificar sólidos.

A água do mar contém vários sais. Entretanto, numa salina, com a evaporação lenta da água, o sal comum (cloreto de sódio) cristaliza-se antes é separado dos outros sais.

Leia mais...

Transformações da Matéria

1) Transformação ou fenômeno físico

Observe a evaporação da água:

H2O (líquido) < resfriamento ===== aquecimento > H2O (vapor)

Numa chaleira, a água evapora e parte dela se condensa, em forma de gotículas na parte interna da tampa da chaleira. Na natureza, a água evapora dos lagos, rios e oceanos, condensa-se sob a forma de nuvens e volta à Terra sob forma de chuva.

Você está percebendo que a transformação da água de líquido para vapor e vice-versa, é um fenômeno "passageiro" ou fenômeno "reversível", isto é, ele facilmente "volta atrás" - bastas cessar o aquecimento e o vapor d'água volta ao estado líquido.

Um fenômeno deste tipo é chamado de transformação ou fenômeno físico. As moléculas de água permanecem intactas, elas apenas se afastam:

Embora existam muitos fenômenos físicos como - aquecimento de um corpo, passagem da corrente elétrica por um fio, etc. - os fenômenos físicos que mais interessam à química, são as mudanças de estado físico:

É importante notar que, se nós tivermos uma substância pura, as mudanças de estado irão ocorrer em condições constantes, ou seja, bem definidas - daí serem chamadas de constantes físicas. Por exemplo, ao nível do mar, a água pura ferve a 100º C e congela a 0º C:

Outras constantes físicas, importantes para uma substância pura são: densidade ou massa específica - é o quociente da massa pelo volume da substância.

Calor específico - é a quantidade de calor necessária para aquecer 1 grama da substância de 1ºC

Solubilidade da substância num dado líquido a uma dada temperatura. e assim por diante.

Sendo específicas para uma dada substância pura, as constantes físicas nos permitem identificá-la e caracterizá-la e caracterizá-la. Façamos uma comparação:

Uma pessoa é caracterizada por sua ficha de identidade:

Ficha de identidade

Nome: Antonio da Silva
Filiação: José da Silva e Maria da Silva
Natural de: Salvador - Bahia
Nascido a: 14 de junho de 1930
Sexo: masculino
Nacionalidade: brasileira
cor: branca

Uma substância pura é caracterizada por suas constantes físicas.

Água

Líquida, incolor, inodoro, insípido
congela 0º C
ferve a 100º C, sob pressão normal
densidade = 1 g/cm³ a 4º C

2) Transformação ou fenômeno químico

Observamos, agora a queima do carvão. O fenômeno não é mais "passageiro" isto é, depois de queimado, não é possível recuperar o carvão inicial (dizemos também que o fenômeno é "irreversível"). Esta é uma transformação, fenômeno ou reação química.

As coisas se passam deste modo, porque as moléculas iniciais (reagentes) são quebradas, e seus átomos são reagrupados para formarem as novas moléculas finais (produtos da reação):

Produzimos moléculas de gás carbônico (CO2)
Consumimos moléculas de oxigênio (O2) do ar.
Consumimos átomos de carbono (C).

A reação química costuma ser representada gráfica e abreviadamente pela e equação química. Assim, por exemplo, o fenômeno acima é representado pela seguinte equação química:

O número de reações químicas conhecidas, atualmente é enorme:

A oxidação (enferrujamento) do ferro:

Fe(s) → Fe2+ + 2e- (oxidação do ferro)

A queima do álcool comum:

Inclusive a existência dos seres vivos, depende de uma série de reações químicas como, por exemplo, a síntese clorofiliana nos vegetais, a digestão dos alimentos nos animais, etc.

Agora procure notar bem as seguintes diferenças:

a) Quando aquecemos uma panela de alumínio com água, o aquecimento do alumínio é um fenômeno físico; basta retirarmos a panela do fogo, e o alumínio esfria voltando à situação inicial. Pelo contrário, aquecendo uma folha de alumínio ("papel alumínio" comprados nos supermercados) em fogo direto (cuidado), ela irá queimar - a queima do alumínio é um fenômeno químico; mesmo apagando o fogo, nós não iremos reobter o alumínio inicial.

b) Procure gravar bem - MISTURA (fenômeno físico) é uma coisa totalmente diferente de REAGIR (fenômeno químico)

Misturando-se ferro em pó com enxofre em pó, obtemos uma mistura de cor intermediária entre as cores do ferro ( cinza) e do enxofre (amarela). Aproximando um imã da mistura, ele irá atrair o ferro, o que prova que o ferro não perdeu se magnetismo.

Mistura Fe + S

Pelo contrário, juntando ferro em pó (7 gramas) e enxofre em pó (4 gramas) e aquecendo, iremos obter uma nova substância de cor preta: é o sulfeto ferroso (FeS). Agora, um imã não ira atrair nada.

Reação química Fe + S -----> FeS

Desaparecem as substâncias iniciais
Aparece uma nova substância, com características próprias

3) Matéria e Energia

Outro fato a notar, durante as transformações ou fenômenos materiais, é o consumo ou liberação de energia. 

Por exemplo:

O calor:

- é produzido na queima do carvão
- é consumido para evaporar a água

A luz:

- é produzida na combustão de uma vela
- é consumida na fotossíntese nos vegetais

A eletricidade:

- é produzido numa pilha elétrica comum
- é consumida na carga de uma bateria de automóvel.

E assim por diante.

De um modo geral, os fenômenos químicos produzem ou consomem mais energia que os fenômenos físicos. Assim, por exemplo, a queima do carvão liberta mais calor do que o vapor d'água ao se condensar (um carvão em brasa queima mais a mão do que o vapor d'água que sai pelo bico de uma chaleira com água fervendo). Isto ocorre, porque o fenômeno químico altera mais profundamente a essência da matéria, como já mencionamos no item anterior.

É interessante notar também, como uma forma de energia pode se transformar noutra. 

Por exemplo:

- Numa lâmpada, a energia elétrica se transforma em luz (energia luminosa)
- Num aquecedor, a energia elétrica se transforma em calor (energia térmica)
- Numa usina termoelétrica, contrário, o calor é transformado em energia elétrica.

E assim por diante.

Sem dúvida, a maior fonte de energia de que dispomos é o Sol. A energia da luz solar é absorvida pelos vegetais, fica "guardada" (energia química, sob forma latente ou potencial) na madeira e volta a ser liberada quando a madeira é queimada.

Leia mais...

Misturas

Uma mistura é constituída por duas ou mais substâncias puras, sejam elas simples ou compostas. As proporções entre os constituintes de uma mistura podem ser alterados por processos químicos, como a destilação. Todas as substâncias que compartilham um mesmo sistema, portanto, constituem uma mistura. não se pode, entretanto, confundir mistura com dissolver.

Água (H2O) e óleo, por exemplo, misturam-se mas não se dissolvem. Isso torna o sistema água + óleo uma mistura, não uma solução.

Existem três tipos fundamentais de misturas: as homogêneas (homo: igual), as heterogêneas (hétero: diferente) e as coloidais.

1) Misturas homogêneas 

E importante notar o seguinte: muitas vezes, nós não enxergamos (nem ao microscópio) cada uma das substâncias que estão misturadas. Dizemos então, que a mistura é uma mistura homogênea ou sistema homogêneo ou solução.

Por exemplo:

Neste exemplo, a água (H2O) é o solvente e o açúcar (C12H22O11), o soluto. Generalizando, "solvente é o que dissolve" e "soluto é o que está dissolvido".

2) Mistura Heterogêneas

Outras vezes, podemos ver (a olho nú ou com microscópios) as substâncias que formam a mistura, temos então, uma mistura heterogênea ou sistema heterogêneo:

Evidentemente, à medida que são construídos microscópios cada vez melhores, iremos notando que muitas misturas que nos pareciam homogêneas são, na realidade, heterogêneas.

Numa mistura heterogênea, cada porção homogênea é denominada fase. No exemplo "água e óleo", temos duas fases - é uma mistura bifásica. Evidentemente, cada fase pode ser uma substância pura ou uma mistura homogênea.

Ao contrário das substâncias puras, as misturas:

A) Não têm composição constante:

- Podemos juntar sal (NaCL), em quantidade maior ou menos, a um copo de água.

B) Não têm propriedades características e bem definidas

- Enquanto a água pura congela sempre a 0ºC, a mistura de água e sal (NaCL) congelará abaixo de 0ºC, numa temperatura que dependerá da quantidade de sal que foi adicionada à água.

As misturas homogêneas apresentam propriedades constantes, em toda sua extensão. Nas misturas heterogêneas, as propriedades variam ao se passar de uma fase para outra.

Exemplo prático: - Você mesmo pode fazer e observar o seguinte: despeje um pouco de sal num copo com água; o sal vai ao fundo e você estará vendo uma mistura heterogênea (uma fase é o sal, outra é a água); agite o sistema com uma colher; depois de um certo tempo, todo sal terá se dissolvido e você irá ver, agora, uma mistura homogênea ou solução (há uma única fase que é a água salgada). Juntando mais sal à água, você poderá repetir suas observações. No entanto, após algumas adições, o sal não irá mais se dissolver, por mais que o sistema seja agitado; diremos, então, que a solução está "saturada" em sal.

3) Mistura Coloidais

Nas misturas coloidais, os componentes da mistura consegue distinguir-se pequenas partículas a olho nu, contudo se usarmos um instrumento de ampliação, como um microscópio, conseguir-se-ia distinguir muito melhor os diferentes componentes da mistura.

Por exemplo:

No exemplo do granito, temos três fases - o conjunto dos pontos brilhantes, o conjunto dos pontos escuros e a massa cinzenta que constitui a pedra - o granito é, pois uma Mistura trifásica. Evidente, cada fase pode ser uma substância pura ou uma mistura homogênea. 

O granito ampliado em um microscópio

Então concluímos desta forma a classificação da mistura:

Leia mais...

As substâncias Químicas

Uma substância é qualquer espécie de matéria formada por átomos de elementos  específicos em proporções especificas. Cada substância possui um conjunto definido de propriedades e uma composição química. Elas também podem ser inorgânicas (como a água e os sais minerais) ou orgânicas ( como a proteína, carboidratos, lipídios, ácido nucleico e vitaminas).

A substância e formada por um agrupamento de átomos, que são denominados de moléculas. Cada molécula passa então, a representar uma substância pura ou espécie química bem definida. Além disso, cada substância é representada por uma abreviação denominada fórmula. Por exemplo:

CH3 -CH2OH  - álcool comum (Etanol)

CO2 - gás carbônico

As Substâncias puras

Substância pura é todo material com as seguintes características:

• Unidades estruturais(moléculas, conjuntos iônicos) quimicamente iguais entre si.
• Composição fixa, do que decorrem propriedades fixas, como densidade, ponto de fusão e de ebulição, etc.
• A temperatura se mantém inalterada desde o início até o fim de todas as suas mudanças de estado físico (fusão, ebulição, solidificação, etc.).
• Pode ser representada por uma fórmula porque tem composição fixa.
• Não conserva as propriedades de seus elementos constituintes, no caso de ser substância pura composta.
• As misturas não apresentam nenhuma das características acima. Essas são as diferenças entre as misturas e as combinações químicas (substâncias puras compostas).. Essas são as conclusões
• As substancias puras apresentam faixa de PE(ponto de ebulição) e PF(ponto de fusão) constantes.
• Densidade característica

Por exemplo:

As Substâncias Simples

Algumas moléculas são formadas por átomos de um mesmo elemento químico. Essas moléculas representam as substâncias simples. Por exemplo:

  O2 - gás oxigênio

  S8 - Enxofre

1ª - Observação:

Há muitos átomos que "preferem" permanecer isolados, não formando moléculas:

O átomo de hélio (He) representa, simultaneamente, o elemento hélio e a substância simples hélio.

2ª - Observação:

Há átomos que podem se agrupar de diferentes maneiras, formando então moléculas e, portanto, substância diferentes:

Dois átomos do elemento oxigênio (O) formam uma molécula da substância simples oxigênio (O2).

Três átomos do elemento oxigênio (O) formam uma molécula da substância simples ozona (O3).

Este fenômeno é denominado alotropia , dizendo-se, então, que o O2 e o O3 são formas alotrópicas do elemento oxigênio (O).

As substâncias Compostas ou Compostos Químicos

A maior parte das moléculas, porém, é formada por átomos de elementos químicos diferentes. Essas moléculas representam as substâncias compostas.
Por exemplo:

Dois átomos do elemento hidrogênio (H) e um átomo do elemento oxigênio (O) formam uma molécula da substância composta água ( H2O).

H2O - Água

Um átomo do elemento carbono (C) e dois átomos do elemento oxigênio (O) formam uma molécula da substância composta chamada gás carbônico (CO2).

No entanto, é importante acrescentar que muitas substâncias compostas não são formadas por moléculas, mas sim por aglomerados de íons, que são átomos ou grupos de átomos, carregados eletricamente.
Por exemplo:

 NaCL - Cloreto de sódio (Sal)

O sal de cozinha (NaCL) é uma substância composta, formada por um aglomerado de íons positivos de sódio (Na+) e íons negativos de cloro (Cl-).

Por fim , é importante concluir o seguinte:

Sendo formada por moléculas (ou aglomerados de íons) sempre iguais, a substância (pura) tem:

A) Propriedades características e bem definidas

- A água (H2O) é sempre um líquido, incolor, inodoro, não inflamável, etc.
- O álcool (CH3 - CH2OH) comum é sempre um líquido, incolor, de cheiro característico, inflamável, etc.

B) Composição química constante

- A água (H2O) é sempre formada por hidrogênio (H) e oxigênio (O), na proporção de 1 grama d o primeiro para 8 gramas do segundo.

Então concluímos desta forma a classificação da substância:

Leia mais...

Os elementos Quimicos

Qualquer tipo de matéria é sempre formado por partículas minúsculas chamadas átomos. Mas é interessante notar o seguinte: apesar de todos nós conhecermos uma infinidades de matérias  diferentes. Cada um desses tipos representa um elemento químico. 

Elementos naturais e sintéticos

Elementos naturais:

São os elementos químicos encontrados na natureza. Onde são conhecidos 91 elementos naturais, tendo em sua maioria número atômico menores que 92 (número referente ao elemento químico urânio com Z=92).

Porem o: Tecnécio (Tc), de número atômico 43; Promécio (Pm), de número atômico 61, e; Astato (At), de número atômico 85, também são elementos artificiais.

Elementos sintéticos:

São elementos cujos átomos são produzidos artificialmente/sinteticamente (em laboratórios).

Os elementos com número atômico superior ao do urânio (Z>92) são todos artificiais (elementos transurânicos).

Simbologia ou Representação

Cada elemento químico, natural ou sintetizado, é representado por um símbolo que identifica graficamente, adotado de acordo com critérios internacionais. Sendo que esses símbolos são reconhecidos em qualquer lugar, independente de idioma.

EX:

Tabela periódica

Todos os elementos químicos estão organizados em uma tabela denominada periódica, segundo dois  critérios:

• Em ordem crescente dos números atômicos, e;
• Aqueles que apresentam prioridades semelhantes na mesma coluna vertical.

Os elementos aparecem dispostos na tabela representados por um s´mbolo, referente ao nome, acompanhado do número atômico e número de massa.

Leia mais...

O que é Química?

Introdução à Química

Conceituação de Química:

Química é a Ciência que estuda os Materiais, da natureza ou produzidos pelo homem, as transformações químicas sofridas por esses materiais e a energia que acompanha essa transformação.

Como ciência Natural, a Química exige:

a) A observação dos fenômenos da natureza ( por exemplo: o carvão queima).

b) A experimentação programada de fenômenos da naturais ou provocados pelo homem (quando e como o carvão queima?).

c) A reunião e organização de todos os dados decorrentes dos fenômenos observados e experimentados (quais as quantidades de carvão e ar consumidos? e do gás carbônico e do calor produzido?).

d) A generalização desses dados com a criação de Leis e Teorias (há alguma relação matemática entre as quantidades mencionadas?).

e) A previsão de novos materiais e novos fenômenos com o uso dessas leis e teorias.
(o que acontecerá se for queimada uma tonelada de carvão?)

1- Matéria 

Matéria é tudo o que tem Massa e que ocupa Lugar no Espaço.

São exemplos de matéria:

                 Água                            Madeira                                Carne

Ar

Mas, também o ar é matéria. De fato:

- Pese uma bexiga de borracha vazia.

- Encha (o ar empurrando  a borracha, esta ocupando espaço).

- Torne a pesar e verifique o aumento de massa (por tanto, o ar tem massa)

Corpo é qualquer porção limitada de matéria.

A madeira é um exemplo de matéria, porém um pedaço de madeira, uma tábua, são exemplos de corpos.

Leia mais...