Aspectos macroscópicos: definições fundamentais (ENEM Química): Notas de revisão
Aspectos macroscópicos: definições fundamentais
Definições iniciais
Matéria
A Química pode ser entendida como uma ciência que estuda a matéria e suas transformações. Para começar, precisamos definir o que é matéria.
Matéria é tudo aquilo que possui massa e ocupa um lugar no espaço. Exemplos incluem um pedaço de ferro, nós (seres vivos), e até mesmo o ar, pois todos têm massa e volume (que depende do recipiente no caso dos gases).
Corpo e objeto
A matéria pode apresentar subdivisões importantes:
- Corpo: qualquer porção delimitada da matéria. Por exemplo, o corpo humano e uma cadeira podem ser definidos como corpo.
- Objeto: todo corpo que apresenta função para o ser humano. A faca, por apresentar a função de cortar alimentos, é denominada um objeto.
Estados físicos da matéria
A matéria pode se apresentar em estados físicos distintos: sólido, líquido e gasoso.
- Sólido: forma e volume definidos
- Líquido: forma variável e volume definido
- Gasoso: forma e volume variáveis
Energia cinética e movimento
A energia cinética está associada ao movimento. No sólido, as moléculas se encontram mais organizadas por terem forma e volume definidos, então têm pouca liberdade de movimentação. Nos líquidos, essa liberdade é maior, portanto a energia cinética é maior quando comparada aos sólidos. Nos gases, o grau de liberdade é muito grande, então a energia cinética é maior quando comparada aos outros dois estados.
Mudanças de estado físico
As substâncias podem mudar de estado físico (também chamado de estado de agregação) alterando algumas variáveis como temperatura e pressão. Essas mudanças podem:
Ocorrer com ganho de energia
- Fusão: passagem do estado sólido para o líquido
- Vaporização: estado líquido
- Evaporação: ocorre espontaneamente, por essa razão é mais lenta
- Ebulição: passagem rápida que se processa artificialmente, ao atingir determinada temperatura
- Calefação: ocorre instantaneamente, em função de um elevado aumento de temperatura
- Sublimação: passagem direta do estado sólido para o gasoso
Ocorrer com perda de energia
- Liquefação ou condensação: passagem do estado gasoso para o líquido
- Solidificação: passagem do estado líquido para o sólido
- Ressublimação: passagem do gasoso diretamente para o sólido
Fenômenos
Os fenômenos podem se dividir em quatro categorias: físicos, químicos, biológicos e físico-químicos.
- Fenômenos físicos: ocorre apenas mudança de estado físico
- Fenômenos químicos: é preciso que ocorra transformação da matéria, como na queima completa de combustíveis, que levam à formação de CO₂ e água
- Fenômenos biológicos: aqueles que ocorrem exclusivamente nos seres vivos, sendo um bom exemplo a respiração
- Fenômenos físico-químicos: combinação dos anteriores
Propriedades da matéria
As propriedades da matéria podem ser gerais ou específicas.
- Propriedades gerais: são comuns a todas as substâncias, como extensão, inércia, impenetrabilidade, elasticidade, porosidade, etc.
- Propriedades específicas: são particulares de cada substância, podendo ser:
- Físicas: como ponto de fusão e ebulição
- Químicas: como resistência à oxidação
- Organolépticas: propriedades relativas aos sentidos, como sabor
Densidade
Propriedade Específica em Destaque
Uma propriedade específica da matéria que merece destaque é a densidade, definida como a massa por unidade de volume de uma determinada substância:
A unidade de densidade é expressa no SI (Sistema Internacional de medidas) por quilograma por metro cúbico (kg/m³), mas usualmente utiliza-se grama por centímetro cúbico (g/cm³) ou por litro (g/L).
Uma substância apresentar maior densidade que outra significa que ela apresenta uma quantidade maior de massa por unidade de volume.
Conceitos fundamentais
Átomo
É o que compõe a matéria. O átomo pode se dividir em outras partículas menores.
Elemento químico
Os átomos de mesma identidade são representados por um nome e um símbolo, conjunto este que representa um elemento químico. Os átomos não são todos iguais em sua constituição, e por essa razão apresentam nomes e símbolos distintos.
Alotropia: fenômeno que consiste em um mesmo elemento químico formar mais de uma substância simples.
Molécula
Uma molécula é formada pela união de átomos.
Atomicidade: é o número de átomos existentes numa molécula. Uma molécula gás oxigênio (O₂) é chamada de diatômica, pois apresenta atomicidade igual a 2; uma molécula de ozônio (O₃) é chamada de triatômica.
Substâncias puras
Uma substância é formada pela união de moléculas, constituindo um sistema de composição química definida.
- Substâncias simples: formadas por um único tipo de átomo
- Substâncias compostas: formadas por mais de um tipo de átomo
Sistema
Um sistema pode ser definido como uma porção do universo que está sendo analisado. Os sistemas podem ser classificados quanto ao número de:
Fases
Porção distinguida a olho nu ou em um microscópio simples. Um sistema que apresenta uma fase é chamado de monofásico; já um sistema que apresenta duas fases é bifásico, e assim por diante.
Componentes
Cada componente representa uma substância presente num sistema. Em um sistema contendo apenas água pura, há um único componente. Em um sistema contendo água, areia, sal e gelo, há três componentes.
Tipos de sistemas
- Sistema homogêneo: todo sistema que apresenta uma única fase
- Sistema heterogêneo: todo sistema que apresenta duas ou mais fases
Misturas
É formada pela união de mais de um tipo de substância em um único sistema.
- Homogênea: apresenta uma única fase
- Heterogênea: apresenta mais de uma fase
Ao contrário das substâncias puras, as misturas não têm propriedades bem definidas. A água pura solidifica a 0°C, mas uma mistura de água e sal se solidifica a uma temperatura abaixo de zero.
Observação importante: Nem todo sistema heterogêneo pode ser classificado como uma mistura. Um sistema composto de água e gelo é classificado como heterogêneo. Porém, não se classifica como mistura, uma vez que gelo é água no estado sólido.
Gráficos de mudança de fase
Substância pura
As mudanças de fase ocorrem a uma temperatura constante. Nos gráficos, as mudanças são representadas por patamares paralelos ao eixo x.
Mistura comum
As mudanças de fase ocorrem com variação de temperatura.
Mistura eutética
A fusão ocorre a temperatura constante, enquanto a ebulição ocorre com variação de temperatura.
Mistura azeotrópica
A ebulição ocorre a temperatura constante, enquanto a fusão ocorre com variação de temperatura.
Observação sobre ligas metálicas
Exemplos de Ligas Metálicas
Existem diversos tipos de misturas, dentre elas, as misturas formadas por sólidos. Essas misturas sólidas formam as chamadas ligas metálicas:
- Aço: constituído de ferro (Fe) e carbono (C)
- Ouro: o ouro 18K é constituído de uma mistura de 75% de ouro, sendo os outros 25% de prata (Ag) e/ou cobre (Cu)
- Amálgama dental: utilizada em restaurações, é composta de mercúrio (Hg), prata (Ag) e estanho (Sn)
- Latão: constituído de cobre (Cu) e zinco (Zn)
Pontos-chave para lembrar
Conceitos Fundamentais:
- Matéria é tudo que possui massa e ocupa lugar no espaço
- Os estados físicos (sólido, líquido, gasoso) diferem pela organização molecular e energia cinética
- Mudanças de estado podem ocorrer com ganho ou perda de energia
- Substâncias puras têm composição química definida, enquanto misturas combinam diferentes substâncias
- Sistemas homogêneos apresentam uma fase, heterogêneos apresentam duas ou mais fases
