Substâncias

Tudo o que está em nossa volta no mundo físico é feito de substância química. A terra em que pisamos, o ar que respiramos, os alimentos que ingerimos, os veículos que dirigimos, as casas onde moramos, todos contêm substâncias químicas. Os organismos vivos, como por exemplo, os seres humanos, os animais e as plantas, também são constituídos por químicos. 

Mas, afinal o que é substância? 

Substância é qualquer espécie de matéria formada por átomos de elementos específicos em proporções específicas. 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 as proteínas, carboidratos, lipídeos, ácidos nucleicos e vitaminas).

Alguns deles, com os quais temos contato em nossa vida diária, são produzidos pelo homem como: os medicamentos, cosméticos, produtos de limpeza e assim sucessivamente. Entretanto, muitas substâncias químicas às quais estamos expostos diariamente, se apresentam de forma natural e se encontram em nossos alimentos, na água e no ar.  

Substância pura 

 Substâncias puras são as substâncias que possuem as mesmas moléculas e / ou átomos em toda a sua composição, ainda que estas moléculas sejam formadas por átomos diferentes, as substâncias com moléculas diferentes são chamadas compostas ou misturas.

Distribuição Eletrônica de Elétrons

Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, indicada pelas letras maiúsculas:K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.

As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.

O número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:

Nível de energia	Camada	Número máximo de elétrons.
1º	K	2
2º	L	8
3º	M	18
4º	N	32
5º	O	32
6º	P	18
7º	Q	2

Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia.

O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no primeiro nível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons.
O subnível s do primeiro nível de energia é representado por 1s.

Como no segundo nível cabem no máximo 8 elétrons, o segundo nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o segundo nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.

Linus Carl Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na sequência das diagonais.

Disponível em: http://www.brasilescola.com/ Acesso: 24-11-2013 às 13:00.

Método de separação de mistura

Peneiração 

Na peneiração separa-se grãos menores de maiores com o auxílio de uma peneira. Os grãos maiores ficam retidos na peneira e os menores passam pela malha.

Ex: Areia fina da areia grossa

Levigação

Levigação é um método de separação de sistemas heterogêneos de sólidos. Quando uma mistura se forma por substâncias sólidas de densidades diferentes, pode-se utilizar uma corrente de água para separá-las. Por exemplo o ouro. O ouro, que nos garimpos normalmente é encontrado junto a uma porção de terra ou areia. Usa-se uma rampa de madeira ou uma bacia em que se passa uma corrente de água que serve para separar essas substâncias.
Ex: Ouro com terra ou areia.

Decantação

A decantação é um processo de separação que permite separar sistemas heterogêneos. É utilizada principalmente em diversos sistemas bifásicos como sólido-água (areia e água), sólido-gás (poeira-gás), líquido-líquido (água e óleo). 
Exemplo: temos uma mistura A e ao esperar um tempo vimos que a parte mais densa se depositou no fundo do recipiente, separando-se da fase líquida, que pode, então, ser transferida.

Centrifugação

Através da centrifugação se busca aumentar a velocidade de decantação com um aparelho chamado centrífuga ou centrifugador. Esta máquina pode ser usada, por exemplo, na separação de glóbulos vermelhos do plasma sanguíneo ou para separar a nata do leite. 

 Dissolução fracionada 

Dissolução fracionada é uma técnica ou método de processo de separação para separar sistemas heterogêneos de dois ou mais sólidos, quando apenas um dos componentes se dissolve em um dado solvente. Pois, assim, o líquido dissolve esse componente e, por filtração, separa-se o outro componente; como exemplo, água com areia e sal.

Evaporação

A evaporação é um fenômeno no qual átomos ou moléculas no estado líquido (ou sólido, se a substância sublima) ganham energia suficiente para passar ao estado vapor.
O movimento térmico de uma molécula de líquido deve ser suficiente para vencer a tensão superficial e evaporar, isto é, sua energia cinética deve exceder o trabalho de coesão aplicado pela tensão superficial à superfície do líquido. Por isso, a evaporação acontece mais rapidamente a altas temperaturas, a altas vazões entre as fases líquida e vapor e em líquidos com baixas tensões superficiais (isto é, com pressões de vapor mais elevado).
Exemplos: suor ou transpiração e sal extraído das salinas, por meio de evaporação.

Destilação simples

Para separar a mistura de água e sal e recuperar também a água, emprega-se a destilação simples. A mistura é aquecida e o vapor de água passa pelo interior de um condensador, que é resfriado por água corrente. Com esse resfriamento, o vapor condensa-se. A água liquida, isenta de sal, é recolhida no recipiente da direita e, ao final, restará sal sólido no frasco do lado esquerdo.
O líquido purificado que é recolhido no processo de destilação, recebe o nome de destilado.
Ex: água e sal.

Destilação fracionada

Os sistemas homogêneos de dois ou mais líquidos oferecem uma razoável dificuldade para sua separação. A técnica da destilação fracionada pode ser usada com sucesso para separar algumas misturas desse tipo. É uma técnica complexa e sobre ela vamos apresentar apenas uma breve noção.
A destilação fracionada é um aprimoramento da destilação simples, na qual uma coluna de vidro cheia de obstáculos é colocada entre o condensador e o balão na qual a mistura é aquecida.
Os obstáculos permitem que o componente de menor ponto de ebulição chegue mais rapidamente ao condensador e destile primeiro. Assim que ele destilar totalmente, destilará o próximo componente líquido da mistura, que é recolhido em outro frasco.

Catação

A catação é um tipo de separação manual de sistemas do tipo "sólido-sólido". As substâncias são separadas manualmente e pode utilizar uma pinça, colher, ou outro objeto auxiliador para a separação. É utilizada na separação de grãos bons de feijão dos carunchos e pedrinhas. Também é utilizada na separação dos diferentes tipos de materiais que compõem o lixo como vidro, metais, borracha, papel, plásticos que para serem destinados a diferentes usinas de reciclagem.

Flotação

A flotação consta em separar sistemas heterogêneos sólidos com densidades diferentes através de uma densidade intermediária, nesse caso o mais comum e mais utilizado, é a água. Trata-se de uma técnica de separação muito usada na indústria de minerais, na remoção de tinta de papel e no tratamento de esgoto, entre outras utilizações. A técnica utiliza diferenças nas propriedades superficiais de partículas. As partículas a serem flotadas são tornadas hidrofóbicas pela adição dos produtos químicos apropriados. Então, fazem-se passar bolhas de ar através da mistura e as partículas que se pretende recolher ligam-se ao ar e deslocam-se para a superfície, onde se acumulam sob a forma de espuma. Resumindo, a flotação é um processo de separação de sólido-líquido, que anexa o sólido à superfície de bolhas de gás fazendo com que ele se separe.

Ventilação

Ventilação é um processo de separação de substâncias sólidas heterogêneas através de vento. O sólido menos denso é separado por uma corrente de ar. 

 Fusão fracionada
Fusão fracionada é a técnica de separação de sistemas se baseia nos diferentes pontos de fusão das matérias.
Ou seja, o sistema é aquecido até que um de seus componentes passe para o estado líquido, podendo assim ser separado do resto da mistura. Esse procedimento é repetido várias vezes, até que todas as substâncias da mistura estejam separadas.
As ligas metálicas são formadas pela mistura de vários elementos.

 Sublimação
A sublimação é a mudança do estado sólido para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido. O ponto de sublimação, assim como o ponto de ebulição e o ponto de fusão, é definido como o ponto no qual a pressão de vapor do sólido se iguala a pressão aplicada.
Também é chamado de ressublimação a passagem do estado gasoso para o sólido se considerar que a sublimação seja apenas a passagem do estado sólido para o gasoso. Mas muitos químicos consideram que sublimação é o nome de ambos os processos e desconsideram o substantivo ressublimação. Em certos livros também se fala de deposição já que as moléculas do gás se depositam espontaneamente para a formação do sólido. A naftalina, assim como o iodo são bons exemplos de substâncias sublimáveis.

Separação magnética

Separação magnética é um método de separação específico dos sistemas com componente ferromagnético como o cobalto, o níquel e, principalmente, o ferro. Campos magnéticos são aplicados à mistura para reter as suas partículas ou para desviar a sua queda. É chamado também de imantação.
É utilizado, por exemplo, para separar do lixo objetos de metal que serão reciclados.  

Separação por solução e filtragem
Para separar um sistema sólido, pode recorrer-se a um solvente seletivo e, portanto, à separação por solução. Às vezes é possível encontrar um bom solvente para um dos componentes da mistura que, no entanto, não dissolve o outro ou os outros componentes, obtendo-se uma suspensão.
Quando uma mistura passa através de um papel de filtro, as suas partículas sólidas ficam retidas se o diâmetro da malha que forma o papel for suficientemente pequeno.
No caso das partículas sólidas serem muito pequenas pode recorrer-se a um filtro de porcelana porosa. O mais correto é o filtro de papel, que se dobra em quatro partes, formando-se um cone que se adapta à forma do funil. Existem também filtro de areia, argila e carvão.

Sifonação

Sifonação é um processo de transporte de um líquido de um nível alto para outro mais baixo. Ocorre através de um sifão, e a substância menos densa é passada para outro recipiente. Só é possível se o sifão estiver completamente preenchido pelo líquido. É muito utilizado para esvaziar aquários e piscina, e também para transferir combustível de um recipiente a outro.

Exemplo: água + óleo; mistura os dois em um mesmo recipiente, e com a ajuda de um sifão retira-se apenas o óleo.

Anotações de aula do professor Túlio da Escola Estadual ''Alice Loureiro'' 18-11-2013.

Estrutura atômica

 Número atômico (Z): É o número de prótons do núcleo de um átomo. Num átomo, cuja carga elétrica total é zero, o número de prótons é igual ao número de elétrons.

Número de massa (A): É a soma do número de prótons (Z) e do número de nêutrons (N) existentes no núcleo de um átomo.

Exemplo: Um átomo neutro tem 19 prótons e 21 nêutrons, portanto:

Z=19 e N=21

A= Z+N = 19+21=40

Isótopos, isóbaros e isótonos:

Isótopos: São átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z) e diferentes números de massa.

Isóbaros: São átomos que apresentam o mesmo número de massa (A) e diferentes números atômicos (Z).

Isótonos: São átomos que apresentam o mesmo número de nêutrons e diferentes números de massa e números atômicos.

 Elemento químico: É o conjunto de átomos que apresentam o mesmo número atômico (Z).

Observações:

Como vimos anteriormente, um átomo é eletricamente neutro quando o número de prótons é igual ao número de elétrons, porém um átomo pode perder ou ganhar elétrons na eletrosfera, sem sofrer alteração no seu núcleo, originando partículas carregadas positiva ou negativamente, denominadas íons.

Se um átomo ganha elétrons, ele se torna um íon negativo, chamado ânion.

Se um átomo perde elétrons, ele se torna um íon positivo, chamado cátion.

 

Curiosidade: Qual a importância do ferro no nosso organismo?

O ferro desempenha um papel importante nos processos metabólicos dos animais.
A função do ferro no corpo é o transporte de oxigênio no sangue por intermédio da hemoglobina existente nos glóbulos vermelhos.
Um homem adulto absorve cerca de 5mg de ferro por dia, enquanto a mulher absorve ligeiramente mais para contrabalançar as perdas durante a menstruação ou gestação.
Nas crianças, a absorção de ferro é muito maior, excedendo de 10mg a 15mg por dia. 
Há vários sais ferrosos, como o sulfato ferroso, que são bastante eficazes no tratamento de anemia causada pela deficiência de ferro. 
Dos alimentos de origem animal mais ricos em ferro, destacam-se o fígado, o peixe e a gema de ovo. Dentre os vegetais, são os feijões e ervilhas, de modo geral, as hortaliças verdes escuras.

Disponível em: http://www.soq.com.br/curiosidades/index.php?pg=2 Acesso: 08-11-13 às 15:30

Curiosidade: Por que as bolhas de espumas ficam em cima da água?

As espumas são bolhas de gás envolvidas por uma camada líquida. Podem ser formadas por sabões, shampoo, sabonetes entre outros. As moléculas de espumas são hidrofóbicas e por este motivo não tem afinidade com a água. Quando entram em contato com ela, tendem a se afastar. A espuma flutua em cima da água porque neste local a tensão superficial cria buracos que permitem a presença de moléculas de água, porém em alguns pontos, se torna mais fraca, na parte superior do líquido. Disponível em: http://www.soq.com.br/curiosidades/index.php?pg=2 Acesso: 04-11-13 às 15:00

Curiosidade :Por que nosso mundo é colorido?

A luz é  produzida quando elétrons vibram, indo e voltando rapidamente entre vários  níveis de energia que existem na eletrosfera de um átomo. Para cada salto, é  emitido um fóton, que é uma luz monocromática, de comprimento de onda (cor) bem  definido.
Deste fato  resultam os espectros de emissão, formados por raias ou bandas coloridas, que  servem, para identificar o átomo emissor da luz. Em temperaturas  elevadas átomos com muitos elétrons emitem tantas raias que o espectro se torna  contínuo e a presença simultânea de todas as cores se traduz na cor branca.
Um objeto é  branco quando reflete todas as cores.
Um objeto é  preto quando absorve todas as cores.
Um objeto é  vermelho quando reflete a cor vermelha e absorve as demais cores.

Disponível em: http://www.soq.com.br/curiosidades/index.php?pg=2 Acesso: 04-11-13 às 14:30

Química inorgânica

A Química Inorgânica é a ciência que estuda os elementos químicos e as substâncias da natureza que não possuem carbono coordenados em cadeias. As substâncias inorgânicas são divididas em quatro grupos: ácidos, bases, óxidos e sais. 

Escala do pH: Quando mais próximo do 0 mais ácido é. E quando mais próximo do 14 mais básico é.

Observação: Ácidos neutralizam bases, assim como bases neutralizam ácidos.
 
Ácidos: Segundo o químico, Arrhenius, um ácido é toda substância que, em solução aquosa, sofrem ionização liberando o cátion H⁺.

Principais ácidos: ácido sulfúrico (H₂SO₄), ácido fluorídrico (HF), ácido clorídrico (HCl), ácido cianídrico (HCN), ácido carbônico (H₂CO₃), ácido fosfórico (H₃PO₄) e ácido nítrico (HNO₃).

Características dos ácidos: Conduz eletricidade quando em meio aquoso,sabor azedo e amargo (limão, vinagre) e baixo ponto de fusão e ebulição.


Bases:  São substâncias que, em solução aquosa sofrem dissociação iônica, liberando o ânion OH^-.

Principais bases: hidróxido de sódio (NaOH), hidróxido de cálcio (Ca(OH)₂), hidróxido de magnésio(Mg(OH)₂)  e  hidróxido de amônio (NH₄OH).

Características das bases:  seu sabor adstringente, que “amarra” a boca, como a banana verde e conduzem corrente elétrica quando dissolvidas em água.

 Sais: São compostos iônicos que possuem, pelo menos, um cátion diferente do H⁺ e um ânion diferente de OH^- .

Principais sais: cloreto de sódio (NaCl), fluoreto de sódio (NaF), nitrato de sódio (NaNO₃), nitrato de amônio (NH₄NO₃), carbonato de sódio (Na₂CO₃), bicarbonato de sódio (NaHCO₃), carbonato de cálcio (CaCO₃), sulfato de cálcio (CaSO₄), sulfato de magnésio (MgSO₄), fosfato de cálcio (Ca₃(PO₄)₂) e hipoclorito de sódio (NaClO).

Características dos Sais:  Conduzem corrente elétrica quando estão em solução ou em estado liquido (fundidos) têm sabor salgado e podem reagir com ácidos, com hidróxidos, com outros sais e com metais.

Óxidos: São compostos formados por dois elementos, sendo que o mais eletronegativo é o oxigênio.

Principais óxidos: óxidos básicos: óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO).

óxidos ácidos: Dióxido de carbono (CO₂);

Peróxido: Peróxido de hidrogênio (H₂O₂).

Características dos óxidos: Alguns óxidos reagem com a água formando ácidos. Outros óxidos reagem com a água formando hidróxidos. Outros reagem com hidróxidos formando sais e água. Há óxidos que reagem com ácidos, formando sais e água.