1-Fenômenos Físicos e Químicos, transformações da matéria.

Sempre que a matéria sofre uma transformação qualquer, dizemos que ela sofreu um fenômeno, que pode ser físico ou químico.

Fenômeno físico.
Se o fenômeno não modifica a composição da matéria, dizemos que ocorre um fenômeno físico.
No fenômeno físico a composição da matéria é preservada, ou seja, permanece a mesma antes e depois da ocorrência do fenômeno.

Exemplos de fenômenos físicos são:
· Um papel que é rasgado quando submetido a uma força.
· Um ímã que atrai a limalha de ferro devido á força magnética.
· O gelo que derrete se transformando em água liquida ao absorver calor do meio.
· Um bloco de cobre que é transformado em tubos, chapas e fios.

Obs:Em geral, os fenômenos físicos são reversíveis, ou seja, a matériaretorna a sua forma original após a ocorrência do fenômeno. Mas nemsempre é assim. Quando rasgamos um papel, por exemplo, os pedaçospicados continuam sendo de papel, portando temos um fenômeno físico,porém, não podemos obter novamente o papel original e intacto apenasjuntando os pedaços picados, o que nos leva a concluir que, em certosaspectos, os fenômenos físicos podem ser irreversíveis.

Fenômeno químico.
Seo fenômeno modifica a composição da matéria, ou seja, a matéria setransforma de modo a alterar completamente sua composição deixando deser o que era para ser algo diferente, dizemos que ocorreu um fenômenoquímico.

No fenômeno químico, a composição da matéria éalterada, sua composição antes de ocorrer o fenômeno é totalmentediferente da que resulta no final.
Exemplos de fenômenos químicos são:
· Um papel que é queimado.
· Uma palhinha de aço que enferruja.
· O vinho que é transformado em vinagre pela ação da bactéria Acetobacter aceti.
· O leite que é transformado em coalhada pela a ação dos microorganismos Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus themophilus.
Todofenômeno químico ocorre acompanhado de uma variação de energia, oumelhor, a transformação na composição da matéria implicanecessariamente uma liberação ou absorção de energia.
Fenômenosquímicos que ocorrem com liberação de energia são denominadosexotérmicos. A matéria que resulta de uma transformação exotérmica emgeral é mais estável que aquela que lhe deu origem.

Fenômeno químico exotérmico.

Noteque essa definição se refere ao saldo de energia da matériatransformada em relação ao meio ambiente após o fenômeno químico tersido concluído, já que todos os fenômenos químicos necessitam de umfornecimento externo de energia – que pode variar de muito grande amuito pequeno – para serem desencadeados.
Por exemplo, para desencadear a combustão ou queima do papel, é necessário um fornecimento externo de energia, fogo.
Toda combustão só se inicia a partir de um fornecimento externo de energia.

Obs:O fogo é uma emissão simultânea de calor e luz, que acompanhadeterminadas transformações químicas. Quando colocamos fogo em umpapel, estamos fornecendo energia térmica e luminosa(radiante). Aenergia liberada na combustão é muito maior do que a energia que foiabsorvida para desencadear a queima.

No entanto, o saldo de energiapara o meio ambiente depois da combustão(queima) do papel é positivo,ou seja, a combustão do papel é uma transformação em que a energialiberada no final é maior que a energia absorvida para desencadear ofenômeno.
Dessa forma as cinzas sólidas e a matéria gasosa liberadana combustão completa do papel são mais estáveis que o papel em siporque foram formadas por meio de um processo químico exotérmico.

Todacombustão é um fenômeno químico exotérmico, e a matéria produzida numacombustão é mais estável do que a matéria que sofreu combustão paraformá-la.
Obs:
O homem utiliza a energia liberada nacombustão de alguns tipos de matéria, por exemplo, gasolina, álcooletílico e carvão para realizar trabalho como movimentar engrenagens demotores em geral, sejam de máquinas industriais ou agrícolas, sejam demeios de transporte.

Fenômeno químico endotérmico.
Há casos em que os fenômenos químicos ocorrem com absorção de energia.
Fenômenosquímicos que ocorrem com absorção de energia são denominadosendotérmicos. A matéria que resulta de uma transformação endotérmica éem geral mais instável que aquela que lhe deu origem.

Para desencadear um fenômeno químico endotérmico, também é necessário que haja fornecimento externo de energia.
Adiferença nesse caso é que o saldo de energia para o meio ambiente énegativo, isto é, a energia liberada no final é menor que a energiaabsorvida no inicio – a transformação da matéria absorve energia domeio ambiente.

Como todos os fenômenos ocorrem espontaneamente emdireção a um aumento de estabilidade e a absorção de energia implicaaumento de instabilidade, os fenômenos químicos endotérmicos não sãomuito comuns.
Com base em todos os conceitos que vimos até o momento, podemos definir energia de um modo mais amplo:
Energia é o que faz a matéria existir, se movimentar, modificar sua fase de agregação e transformar sua composição.

2. Propriedades da Matéria: Gerais, Organolépticas, Físicas e químicas.
Todaespécie de matéria, independentemente da fase de agregação em que seencontre, apresenta uma série de propriedades ou características que,em conjunto, permite identificá-la e diferenciá-la das demais.
Os diferentes usos que damos a cada tipo de matéria ou material dependem diretamente de suas propriedades.
As propriedades gerais são aquelas comuns a toda espécie de matéria e estão relacionadas abaixo.

Propriedade geral
Definições:


Impenetrabilidade:

Duas porções de matéria não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo.

Divisibilidade:

Desde que a matéria não sofra um fenômeno químico, ela pode ser dividida inúmeras vezes sem alterar suas características.

Compressibilidade:
O volume ocupado por certa porção de substancia na fase gasosa pode diminuir se ela for submetida à ação de forças externas.

Elasticidade:
Seum material na fase sólida for esticado ou comprimido pela ação deforças externas, sem que suas estruturas sejam rompidas, ele voltará asua forma original assim que essa força deixar de existir.

Inércia:
Osmateriais tendem a se manter como estão, isto é, em repouso ou emmovimento, até que uma força atue sobre eles modificando a situaçãooriginal.

As propriedades específicas,por sua vez, são as características próprias de cada material. Sãodivididas em organolépticas, químicas, funcionais e físicas.

Propriedades Organolépticas: São propriedades que impressionam pelo menos um dos nossos cinco sentidos.

Visão – Cor, aspecto geral.
Olfato – Odor característico.
Paladar – Sabor doce, salgado, azedo, amargo e adstringente.
Tato – Material em pó, em grão, superfície lisa e rugosa.
Audição – Som que acompanha determinados fenômenos físicos e químicos.

Propriedades químicas:
São as propriedades que determinam o tipo de fenômeno químico (transformação) que cada material específico é capaz de sofrer.
Uma propriedade química refere-se à habilidade de uma substância se transforma em outra substância.
Porexemplo, o leite pode se transformar em iogurte. Uma palhinha deaço(constituída de ferro) pode se transformar em óxidos e hidróxidos deferro(ferrugem).
Mas o leite não pode se transformar em óxidos e hidróxidos de ferro nem a palhinha de aço pode se transformar em iogurte.
Apropriedade de se transformar em iogurte é uma característica químicado leite e a propriedade de “enferrujar” é uma característica químicado ferro.

Propriedades funcionais:
Sãopropriedades que se encontram entre as organolépticas e as químicas esão apresentadas por determinados grupos de matérias, identificados pordesempenharem alguma função. Elas podem ser:
· Acidez: Encontrada no vinagre devido ao ácido acético, no limão devido ao ácido cítrico.
· Basicidade: Encontrada no Leite de Magnésia (laxante) devido ao hidróxido de magnésio.
· Salinidade: Encontrada no sal de cozinha devido ao cloreto de sódio.

Propriedades físicas:

Sãocertos valores obtidos experimentalmente mediante o comportamento demateriais específicos quando submetidos a determinadas condições detemperatura e pressão, como os pontos de fusão e de ebulição, adensidade e a solubilidade.

Uma propriedade física de umasubstância é uma característica que podemos observar ou medir sem mudara identidade da substância.
Por exemplo, uma propriedadefísica da água é a sua massa, outra, a sua temperatura. As propriedadesfísicas incluem características, tais como: ponto de fusão( temperaturana qual um sólido passa para liquido), dureza, cor, estado da matéria(sólido, liquido ou gás) e densidade.
As propriedades também são classificadas pela sua dependência do tamanho da amostra. Uma propriedade intensiva é a que independe do tamanho da amostra. Ex: temperatura, ponto de fusão e de ebulição, cor,solubilidade, densidade e potencial de oxidação e redução( E°ox e E°rer ). Já uma propriedade extensivas é uma propriedade que depende (extensão) do tamanho da amostra. Ex: Massa, volume e variação de entalpia(H).

Densidade ou massa específica(d): é a relação entre a massa(m) de um material e o volume (V) que essa massa ocupa.
Adensidade de uma substância é independente do tamanho da amostraporque, dobrando seu volume, também dobra sua massa, então a razão damassa pelo volume permanece constante.

Densidade é, portanto, uma propriedade intensiva. “Quandodizemos, na conversão informal, que o ferro á mais pesado que a água,queremos dizer, na realidade, que a densidade do ferro é maior que a daágua”: a primeira afirmação não é necessariamente verdadeiraporque um metro cúbico de água é de fato mais pesado que um milímetrocúbico de ferro: a segunda afirmação é sempre verdadeira e independe dotamanho da amostra.

Obs: alguns materiais, como amadeira, o aço, o vidro, não possuem densidade constante, outros,porém, possuem o valor da densidade constante e invariável sempre quemedido nas mesmas condições de temperatura e pressão. Ex: a águaapresenta densidade de 1g/cm3 ou 1g/mL na temperatura de 4°C sobpressão de 1atm.
Obs: diferentes substâncias sãodiferenciadas por suas propriedades intensivas. Então, poderíamos sercapazes de reconhecer uma amostra de água observando sua cor, o fato deser liquida, sua densidade(1g/cm3), seus pontos de fusão(0°C) eebulição(100°C).

Solubilidade: é capacidade que um material(soluto) possui de espalhar uniformemente(se dissolver) num outro material(solvente).

3. Classificação material – Substâncias e Misturas.
Existemmateriais, como o álcool hidratado, a gasolina, a madeira, o mármore, oar atmosférico, cujas propriedades químicas e físicas variam, mesmo queas condições de pressão e temperatura se mantenham constantes. Ex:Álcool hidratado, a gasolina, a madeira, mármore.
Outros materiais,porém, como a água destilada, o álcool etílico, o iodo, o ouro, osilício, o sulfato de cobre, apresentam propriedades químicas e físicasconstantes desde que medidas nas mesmas condições de temperatura epressão.

Quando o material possui todas aspropriedades definidas, bem determinadas e invariáveis nas mesmascondições de temperatura e pressão, esse material é uma substância.Cada substância é definida por um conjunto de propriedades físicas,químicas, organolépticas e funcionais próprias.
Não existe duas substâncias com todas as propriedades iguais.
Uma substância é um material que possui todas as propriedades definidas e bem determinadas.

Assim, como exemplos de substâncias podemos citar:
· Água destilada
· Álcool etílico
· Gás carbônico
· Ferro
· Mercúrio
· Oxigênio

Quandoo material não possui todas as propriedades definidas e bemdeterminadas ou quando as propriedades de um material variam mesmo queas condições de temperatura e pressão sejam mantidas, dizemos que essematerial é uma mistura.
Uma mistura é um material que nãopossui todas as propriedades definidas porque é constituído de duas oumais substancias diferentes.

Como exemplos de misturas podemos citar, dentre outros:
· Granito: mica, quartzo e feldspato em proporções variadas;
· Petróleo: inúmeras substancias como metano, etano, eteno, propano, butano, etc.
· Madeira: celulose, lignina, água, ácido acético e outras substancias em porcentagens variadas.
· Aço: ferro(98,5%), carbono(1,5%¨), em massa;
·Ar atmosférico: gás nitrogênio(78%), gás oxigênio(20%), gásargônio(1%), gás carbônico, vapor d’água e outros gases(1%), emvolume.

Os materiais podem ser formados de umasubstância ou de uma mistura de substâncias. Para classificá-los de umaforma ou de outra, basta verificar se suas propriedades físicas,químicas, organolépticas, e funcionais são constantes e bemdeterminadas (substancia) ou se são variáveis (misturas)
Outro critério para classificar um material --- Substância e mistura --- é observar o numero de fases que ele possui.
Cada fase de um material é identificada pelas seguintes características:
· Possui aspecto visual uniforme, mesmo ao ser examinada num ultramicroscópio.
· Possui propriedades específicas constantes em toda a sua extensão.
Assim,por exemplo, se examinamos ao ultramicroscópio o aspecto visual de umsistema com álcool hidratado e de outro com sangue, veremos que oprimeiro é totalmente uniforme, portanto constituído de uma única fase;já o segundo apresenta um aspecto desigual que não pode ser percebido aolho nu, mas é claramente visível ao ultramicroscópio, portanto éconstituído de mais de uma fase.

Dizemos que um material ou sistema é homogêneo quando ele possui uma única fase, ou seja, é monofásico.

Material ou sistema homogêneo é aquele que possui uma única fase.
Como exemplos, podemos citar:
· Qualquer substância que se apresenta numa única fase de agregação, como água liquida, fero sólido, amônia gasosa.
·Qualquer mistura na qual as substância componentes estejam, totalmentedissolvidas umas nas outras(uniformemente distribuídas e espalhadas),como álcool hidratado( água e álcool etílico) ou gás oxigênio e gásnitrogênio ou ouro de 18 quilates( 75% de ouro, 12,5% de prata e 12,5%de cobre)

Soluções : Misturas homogêneas

As misturas homogêneas são denominadas soluções
Doponto de vista prático, consideramos que as soluções são formadas de umsolvente ( o componente que se encontra em maior quantidade) e um oumais solutos( componentes em menor quantidade).

Características:
·Não podem ser observadas nem com ajuda de um ultramicroscópio, emboraexista atualmente um aparelho denominado microscópio de tunelamentoeletrônico, capaz de simular por computador a imagem das partículas quecompõem determinadas soluções sólidas ( ouro 18 quilates, por exemplo.
· Não podem ser separadas do solvente por nenhum processo mecânico, como a ultracentrifugação ou a ultrafiltração.
· Podem ser encontradas em qualquer fase de agregação: sólidas, liquidas ou gasosas.

Dizemosque um material ou sistema é heterogêneo quando ele possui mais de umafase; nesse caso pode ser bifásico(duas fases), trifásico(três fases),tetrafásico (quatro fases) ou até polifásico( inúmeras fases).

Material ou sistema heterogêneo é aquele que possui duas ou mais fases
Osmateriais ou sistemas heterogêneos podem ser divididos em dois gruposdistintos; as dispersões grosseiras e as dispersões coloidais; oscomponentes de uma misturas heterogênea, também do ponto de vistaprático, são divididos em dispergente ( o componente que se encontra em maior quantidade) e um ou mais dispersos( componentes em menor quantidade).

Referências Bibliográficas:

  • RUSSEL, J.B.;Química Geral;2 edição; Makron Books;
  • USBERCO E SALVADOR; Química Geral; 7 edição; Saraiva
  • NASCIMENTO, A. B.; Química Geral;1 edição; Editora UFPB;
  • FELTRE, R.; Química Geral; 5 edição; Ed. Moderna;
  • SCHAUN; Química Geral; 8 edição; Bookman;