Introdução: explorando os fundamentos da química geral e inorgânica
Olá, meu caro estudante, começaremos a estudar os fundamentos da química, um assunto muito comum em provas de vestibular e concursos em geral. Mergulharemos no mundo das substâncias e misturas, com os conceitos fundamentais que permeiam diversas áreas da Química e são basilares para entendimentos mais complexos e avançados.
Antes de mais nada, no nosso dia a dia temos contato de maneira bem intensa com as substâncias e as misturas, por exemplo: a água que bebemos e utilizamos no cozimento dos alimentos, o óleo vegetal que usamos para fazer as melhores batatas fritas do mundo, o detergente, entre outras substâncias.
Substâncias: os blocos de construção da matéria
As substâncias são entidades químicas que possuem composição definida e propriedades distintas. Elas podem ser classificadas em dois grandes grupos: elementos e compostos. Os elementos são constituídos por átomos do mesmo tipo e não podem ser decompostos em substâncias mais simples por meio de reações químicas comuns. Por outro lado, os compostos são formados pela combinação de átomos de diferentes elementos em proporções fixas, resultando em substâncias com propriedades únicas.
Exemplo de Substâncias Simples: Fe(s), H₂(g), O₂, N₂, P4(s), S₈(s), C60(s), etc
Exemplo de substâncias compostas: H₂O(l), NaCl(s), HNO₃, Al₂O₃, C6H12O6(s), H₂SO₄(aq), HClO (hipoclorito), HCl (ácido clorídrico), etc
Cada substância possui características específicas, como ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade e solubilidade, determinadas pela natureza dos átomos ou moléculas que a constituem. Essas propriedades são essenciais para identificar e distinguir diferentes substâncias, bem como compreender seus comportamentos em reações químicas e em condições diversas.
Caso você não tenha reparado, as propriedades físicas são as propriedades mais comuns, utilizadas para distinguir uma substância da outra.
Existem também as propriedades organolépticas, as quais são as sensações que temos ao ter contato com determinada substância.
Misturas: a Combinatória da química
Por outro lado, as misturas representam combinações de duas ou mais substâncias que não reagem quimicamente entre si e podem ser separadas por métodos físicos. As misturas podem ser classificadas em homogêneas e heterogêneas, dependendo da uniformidade da distribuição de seus componentes. Uma mistura homogênea possui uma composição uniforme em toda sua extensão, enquanto uma mistura heterogênea apresenta regiões com composições diferentes.
Exemplo de mistura homogênea: água e sal (dissolvido), água e álcool, sangue, etc
Exemplo de mistura heterogênea: água e areia, água e óleo, etc.
O estudo das misturas é fundamental para compreender uma variedade de fenômenos naturais e processos industriais, desde a purificação de substâncias até a produção de materiais e, assim como, produtos químicos. A separação de misturas é realizada por meio de técnicas como filtração, destilação, decantação, centrifugação e cromatografia, cada uma adequada para diferentes tipos de misturas e aplicada segundo as propriedades físicas dos componentes.
Agora, abordaremos com um enfoque maior os Fundamentos da Química com ênfase na Pureza e nas Propriedades Constantes nas Substâncias.
A Pureza das substâncias:
A pureza de uma substância é um conceito fundamental na Química, pois se refere à proporção de uma substância em sua forma mais simples, livre de impurezas. Em um contexto prático, a pureza afeta diretamente as propriedades, bem como o desempenho de uma substância em diversas aplicações. Por exemplo, na indústria farmacêutica, a pureza de um medicamento determina sua eficácia e segurança para uso humano. Da mesma forma, na indústria alimentícia, a pureza dos ingredientes influencia diretamente na qualidade e sabor dos produtos finais.
Em geral, menciona-se a pureza em forma de percentual. Por exemplo, na soda cáustica o NaOH (hidróxido de sódio) está em 55%, isso significa que 55% da soda cáustica é composta de NaOH puro.
Propriedades que não variam:
As propriedades que não variam, também conhecidas como propriedades constantes, são características intrínsecas de uma substância que permanecem inalteradas independentemente das condições externas. Entre essas propriedades estão o ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, massa assim como a composição química. Sendo assim, o conhecimento dessas propriedades permite identificar e caracterizar substâncias precisamente, além de prever seu comportamento em diferentes situações.
Observação: em geral, será nas CNTP ou outra condição a ser mencionada. Porque ao se alterar a pressão, os pontos sensíveis, como fusão e ebulição, também alteram.
A questão deverá informar se a condição for diferente da CNTP, então não se preocupe.
Relação entre pureza e propriedades constantes:
A relação entre a pureza de uma substância e suas propriedades constantes é estreita e fundamental para se entender os fundamentos da química. Uma substância pura exibe propriedades constantes específicas que a distinguem de misturas ou substâncias impuras. Por exemplo, a água pura tem um ponto de fusão de 0 °C e um ponto de ebulição de 100 °C nas condições normais de pressão ao nível do mar. Assim, qualquer desvio desses valores indica a presença de impurezas na água. Da mesma forma, o mercúrio é uma substância pura que permanece líquida em temperatura ambiente devido ao seu ponto de fusão de −38,83 °C, uma propriedade constante que o distingue de outras substâncias.
Distinguindo uma substância de uma mistura.
Para se considerada uma substância, o material deve possuir todas as suas características definidas, determinadas e invariáveis.
Assim, podemos dizer que cada substância tem um conjunto específico de características.
Importante: Não há duas substâncias que exatamente tenham as mesmas propriedades entre si.
Raramente se encontra uma substância pura, isolada na natureza; na maioria das vezes, as substâncias estão misturadas umas às outras.
Quando um material não possui todas as propriedades especificadas ou quando suas propriedades variam, diz-se que é uma mistura.
Exercícios de 1 a 4 – fundamentos da química
1 – Qual é a definição de substância segundo o texto?
a)É uma entidade química que pode ser classifica em elementos ou compostos, que possui composição definida e propriedades distintas.
b)Uma substância é uma mistura heterogênea com composição variável e propriedades uniformes.
c)Uma substância é uma combinação de elementos diferentes com propriedades indistintas.
d)Uma substância é uma mistura homogênea com propriedades variáveis e composição uniforme.
e) Uma substância é uma entidade química sem composição definida, formada por uma única fase.
2 – Quais são as características específicas de uma substância essenciais para identificar e distinguir diferentes substâncias?
a) Massa e volume
b) Densidade e calor específico
c) Ponto de ebulição e ponto de fusão
d) Cor e odor
e) Viscosidade e condutividade elétrica.
3 – Qual é a principal diferença entre uma mistura homogênea e uma mistura heterogênea?
a) Uma mistura homogênea possui fases diferentes, enquanto uma mistura heterogênea é uniforme.
b) Uma mistura homogênea tem uma composição variável, enquanto uma mistura heterogênea tem uma composição uniforme.
c) Uma mistura homogênea possui uma única fase, enquanto uma mistura heterogênea possui múltiplas fases.
d) Uma mistura homogênea é separável por métodos físicos, enquanto uma mistura heterogênea é separável apenas por métodos químicos.
4 – Quais são os métodos mencionados no texto para separar misturas?
a) Filtração e decantação
b) Destilação e centrifugação
c) Evaporação e precipitação
d) Combustão e hidrólise
e) Oxidação e redução.
Exercícios de 5 a 8 – fundamentos da química
5 – Por que os químicos consideram a pureza de uma substância um conceito fundamental na Química?
a) Porque a pureza determina a quantidade de substância presente em uma amostra.
b) Porque a pureza afeta diretamente as propriedades e o desempenho da substância em diversas aplicações.
c) Porque a pureza determina a capacidade de uma substância de reagir com outras substâncias.
d) Porque a pureza indica a solubilidade da substância em diferentes solventes.
e) Porque a pureza influencia apenas na cor da substância.
6 – Qual das opções abaixo considera uma propriedade constante de uma substância?
a) Massa
b) Cor
c) Volume
d) Densidade
e) Condutividade elétrica.
7 – Como o texto descreve a relação entre a pureza de uma substância e suas propriedades constantes?
a) A pureza de uma substância não tem relação com suas propriedades constantes.
b) A pureza de uma substância influencia apenas seu ponto de fusão.
c) Uma substância impura possui propriedades constantes idênticas a uma substância pura.
d) A pureza de uma substância afeta suas propriedades constantes, tornando-as variáveis.
e) Uma substância pura exibe propriedades constantes específicas que a distinguem de substâncias impuras ou misturas.
8 – Por que é importante conhecer as propriedades constantes de uma substância?
a) Para determinar a quantidade de impurezas presentes na substância.
b) Para prever seu comportamento em diferentes situações.
c) Para alterar suas características físicas.
d) Para modificar sua cor.
e) Para aumentar sua reatividade química.
Respostas: 1-a, 2-c, 3-c, 4-b, 5-b, 6-d, 7-e, 8-b
