Transformações, substâncias, misturas e fases
Toda matéria existente no universo é constituída por átomos. Esta é a Teoria Atômica de Dalton, que estabelece a existência de diversos tipos de átomo(elemento químico). Os compostos químicos seriam produto da união de diferentes tipos de átomos em proporções definidas. Toda matéria tem massa e ocupa lugar no espaço. O homem utiliza a matéria que ele encontra na natureza para transformá-la em produtos que possa utilizar em seu cotidiano. Estas transformações podem ser físicas ou químicas.
Transformações físicas: não alteram a natureza das ligações entre os átomos, somente altera o estado de agregação entre eles. Um exemplo de transformação física é a evaporação da água. Ao passar do estado líquido para o gasoso, as moléculas de água ficam mais distanciadas umas das outras, a natureza da substância não é alterada.
H2O(liq.) => H2O(vap.)
Transformações químicas: durante as mesmas ocorre o rearranjo dos átomos, originando substâncias diferentes das iniciais.
HCl + NaOH => NaCl + H2O
As substâncias localizadas antes da flecha (estado inicial) são chamadas de reagentes, e as localizadas depois da flecha (estado final) são chamadas de produtos.
A Lei de Conservação da Massa, de Lavoisier, estabelece que, durante um fenômeno químico ou físico, a matéria não pode ser criada ou destruída, só pode ser transformada. Ou seja, as quantidades e tipos de átomos que aparecem antes e depois da flecha que indica a ocorrência da transformação devem ser as mesmas.
HCl + NaOH => NaCl + H2O
Átomos nos reagentes: 2 H, 1 Cl, 1 Na e 1 O. Átomos nos produtos: 2 H, 1 Cl, 1 Na, 1 O.
A simbologia utilizada hoje para representar os átomos abreviadamente foi proposta por Berzélius. O símbolo de um elemento pode ter uma, duas ou três letras, sendo somente a primeira maiúscula.
| Nome (latim) | Símbolo |
| Cobre (cuprum) | Cu |
| Prata (argentum) | Ag |
| Ouro (aurum) | Au |
| Chumbo (plumbum) | Pb |
| Enxofre (sulphur) | S |
As substâncias são materiais que apresentam composição e propriedades definidas. Elas são formadas por moléculas (no caso das substâncias covalentes) e por íons-fórmula (no caso das substâncias iônicas). As moléculas ou íons-fórmula são as menores porções da substância que ainda guardam as características da mesma. Quaisquer que sejam a posição de retirada e quantidade da amostra, ela deverá apresentar as mesmas características pois uma substância pura é constituída por aglomerados iguais entre si.
As substâncias puras são representadas por fórmulas. Estas funcionam como representação gráfica da substância pura. A composição fixa da substância pura permite que para ela seja definida uma fórmula.
Fórmula do ácido sulfúrico H2SO4
Os números subscritos à direita de um dado átomo representam o número de vezes que o mesmo aparece na molécula. A molécula do ácido sulfúrico é formada por dois átomos de hidrogênio, um átomo de enxofre e 4 átomos de oxigênio. Estes números são conhecidos por índices de atomicidade, ou simplesmente índices.
As substâncias podem ser simples ou compostas.
Substância simples: as moléculas são constituídas sempre pelo mesmo elemento químico. São exemplos de substâncias simples o H2, O2, O3, S8. A quantidade de átomos que fazem parte de uma molécula de uma substância simples é conhecida como atomicidade.
A alotropia é um fenômeno que ocorre quando um elemento pode formar duas ou mais substâncias simples diferentes. Os principais casos de alotropia são:
- Enxofre (S8): pode apresentar as formas monoclínica e rômbica
- Carbono (Cn): pode apresentar as formas grafite e diamante
- Oxigênio: O2 (oxigênio) e O3 (ozônio)
- Fósforo: Pn (vermelho) e P4 (branco)
Substância composta: as molécula são constituídas por átomos de elementos químicos diferentes. São exemplos de substâncias compostas: H2O, NaOH, KNO3.
Misturas são sistemas formados por moléculas de diferentes tipos. Cada substância pura participante da mistura é conhecida como componente. Cada aspecto visualmente homogêneo do sistema é conhecido como fase. Ao contrário da substância pura, as propriedades de uma mistura são dependentes da sua composição.
De acordo com o número de fases que podem ser observadas, as misturas podem ser:
- Homogêneas ou soluções: não se pode distinguir a separação entre os componentes, presença de só uma fase. São exemplos: ar atmosférico puro, água e sal dissolvido, álcool e água. Misturas de gases sempre são sistemas homogêneos.
- Heterogêneas: Ocorre a presença de mais de uma fase. São exemplos: água e óleo, água e areia, granito (mica, feldspato e quartzo), ar atmosférico e poeira.
Exemplo 1
(Unisinos - RS) Considere os sistemas materiais abaixo indicados:
| sistema | componentes |
| I | água e óleo |
| II | areia e álcool |
| III | água e sal de cozinha |
| IV | água e álcool |
| V | gás carbônico e oxigênio |
Assinale a alternativa que apresenta somente sistemas homogêneos.
a) somente I e III
b) somente I e II
c) somente III e V
d) somente I, III e V
e) somente III, IV e V
Resolução
Os sistemas I e II são claramente sistemas bifásicos, pois apresentam visualmente dois aspectos diferentes. Já os sistemas III, IV e V, apresentam somente um aspecto ou fase, são os homogêneos entre os listados. A alternativa correta é a e.
Exemplo 2
(UEBA) Um sistema formado por água, açúcar dissolvido, álcool comum, limalha de ferro e carvão apresenta.
a) 1 fase
b) 2 fases
c) 3 fases
d) 4 fases
e) 5 fases
Resolução
O açúcar e o álcool comum são solúveis na água, estes formam uma fase. Limalha de ferro e carvão formam duas outras fases. O total de fases ou aspectos é 3 e a alternativa correta é ac.
Exemplo 3
(Med. Catanduva - SP) Em um sistema fechado que contém água líquida, sal de cozinha dissolvido, sal de cozinha não dissolvido, dois cubos de gelo e os gases nitrogênio e oxigênio não dissolvidos na água líquida, existem:
a) 4 fases e 4 componentes
b) 3 fases e 3 componentes
c) 4 fases e 3 componentes
d) 3 fases e 4 componentes
e) 2 fases e 5 componentes
Resolução
fase 1: água líquida + sal de cozinha dissolvido
fase 2: sal de cozinha não dissolvido
fase3: cubos de gelo
fase 4: gases oxigênio e nitrogênio
O total de fases é igual a 4.
componente 1: água líquida + água sólida
componente 2: sal de cozinha (dissolvido e não dissolvido)
componente 3: gás oxigênio
componente 4: gás nitrogênio
O total de componente é igual a 4.
A alternativa correta é a a.
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