Matéria e Formas de Medida

1. Matéria e Formas de Medida Química Geral – Prof. Dr. Élcio Rogério Barrak Engenharia de Produção - 1° semestre / 2008 Eduardo de Freitas Secaf Felipe Gomes Chuster

2. 1- O que é a Química? O que essa ciência estuda? Por que estudá-la? - Química é a ciência que surgiu no século XVII a partir dos estudos de alquimia; trata das substâncias da natureza, dos elementos que a constituem, de suas características, propriedades combinatórias, processos de obtenção, suas aplicações e sua identificação. Estuda a maneira que os elementos se ligam e reagem entre si, bem como, a energia desprendida ou absorvida durante estas transformações.

3. 2- Áreas de influência / relação / cotidiano. Engenharia Empresas alimentícias Cosméticos Indústria química Química a ciência central Bens de consumo Indústria de base Produtos hospitalares

4. Definições • Matéria: Tudo aquilo que possui massa e ocupa lugar no espaço • Átomo: Partícula infinitamente pequena que combinada forma as moléculas Elemento químico: todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), ou seja, o mesmo número de prótons Tabela periódica: Traz informações acerca dos elementos químicos. É organizada em 18 colunas (famílias) e 7 linhas (períodos)

5. Tipos de substâncias • Definição (átomos e moléculas) • Substância simples: formada por um único elemento químico (um só tipo de átomo na molécula). Ex.: H2, O2, O3 e P4 (fósforo branco) • Substância composta (composto): formada por mais de um elemento químico. Ex.: NaCl, NH3, HCl

7. Propriedades das substâncias Estado sólido: forma e volume invariável Estado líquido: forma variável e volume invariável Estado gasoso: forma e volume variáveis

8. Propriedades das substâncias • Densidade: g/cm³, g/ml, kg/m³ • Ponto de Fusão: ºC, K • Ponto de Ebulição: ºC, K

9. Propriedades das substâncias • Solubilidade: g/100g de água • Calor específico: J/g ºC Gráfico de solubilidade x temperatura

10. Propriedades das substâncias

11. Separação de misturas • Mistura (mais de uma espécie de molécula) • Mistura homogênea (solução); água e álcool • Mistura heterogênea; água e óleo • Processos: • * Separação magnética. Ex. : pregos e cloreto de sódio

12. Separação de misturas * Destilação fracionada. Ex.: destilação do petróleo * Destilação simples

13. Filtração. Tem a função de separar sólidos de líquidos. • Instrumentos: suporte universal, pipeta, papel de filtro, erlenmayer • Ex.: água e areia • Ex. prático: água e café

14. Aplicações • Tratamento da água A radiação solar aquece a água salgada e o vapor d’água se condensa na superfície de vidro, escorrendo para o frasco contendo água destilada.

15. Sistema internacional de medidas (SI) • O SI foi criado afim de padronizar internacionalmente as medidas e grandezas físicas para melhor entendimento e aplicação de tais conceitos.

16. Formas de Medida • Instrumentos e grandezas comuns nos laboratórios de química: • Comprimento: usa-se régua graduada em centímetros (cm) • Volume: usam-se os seguintes instrumentos, onde a unidade básica é o mililitro (mL) • 1 L = 1000 mL = 1000 cm³

18. Temperatura: usa-se o termômetro de mercúrio (Hg) graduado em graus Celsius (ºC) • TK = TºC + 273,15 TºF = 1,8 TºC + 32 • Massa : usa-se a balança de dois pratos ou a balança eletrônica, onde a unidade básica é o grama (g) • Pressão: usa-se o barômetro e a unidade S.I. é o pascal (Pa), sendo atm e mmHg comumente utilizadas

19. Incertezas nas medidas Toda medida envolve certo grau de incerteza. Ela depende também do instrumento escolhido para realizar a medição e da habilidade de quem o utilizará. Ex.: 3 ± 1 mL 3,0 ± 0,1 mL 3,00 ± 0,01 mL Portanto, quanto maior a quantidade de algarismos significativos menor é a margem de erro, ou seja maior a exatidão da medida .

20. Algarismos Significativos • Todos dígitos diferentes de zero são “A.S.” • Ex.: 8,91 mm (3 A.S.) • 5,979 m (4 A.S.) • Zeros entre dígitos diferentes de zero são “A.S.” • Ex.: 507 g (3 A.S.) • 2,09 g (3 A.S.) • Zeros além do ponto decimal no fim de um número são “A.S.” • Ex.: 9,0 mL (2 A.S.) • Zeros que precedem o primeiro dígito diferente de zero em um número não são “A.S.” • Ex.: 0,0004 g (1 A.S. que é o número 4 no final)

21. OBS.: Podemos e devemos expressar os números decimais adotando a notação exponencial, no caso de 0,4 g teríamos 4  10-1 g e isso nos levaria a dizer que o número tem 1 A.S. • Ou ainda, 4,0  10-1 g e isso nos levaria a ter 2 A.S. • Em operações, como na multiplicação ou na divisão, o total de A.S. do resultado é igual ao da grandeza com o menor número de A.S. Ex.: 6,221 x 5,2 = 32,3492 = 32 • Na adição ou na subtração, o número de dígitos após o ponto decimal no resultado é igual ao da quantidade com o menor número de dígitos após o ponto decimal. Ex.: 15,32 g + 0,9 g + 117 g = 133,22 g = 133 g • Conseqüentemente a incerteza associada neste caso será de ± 1 g

22. Análise Dimensional • A análise dimensional é usada para certificar que os cálculos com várias unidades produzirão as unidades corretas no resultado e também na conversão de unidades. Esquema prático de conversão de unidades

23. Análise Dimensional • Exercício 1.6 do livro texto. Quando 1 grama de gasolina é queimada num automóvel, a quantidade de energia liberada é de cerca de 1,03 x 104 cal. Expresse esse valor em joules. • Solução: • Usamos o fator de conversão 4,184 J / 1 cal. • *A idéia básica do uso do fator de conversão é realizar uma multiplicação simples (regra de três), cancelando a unidade que se quer cortar. • Se necessário, usam-se sucessivos fatores de conversão até que se obtenha a quantidade nas unidades desejadas. • 1,03 x 104 cal x 4,184 J / 1 cal = 4,31 x 104 J (3 A.S.)

24. Método Científico • O método científico é uma abordagem geral de problemas que envolve observar, procurar padrões nas observações, formular hipóteses para explicar as observações e testá-las em experimentos posteriores. As hipóteses que resistem a tais testes, e mostram-se úteis em explicar, ou prever um comportamento, tornam-se teorias.

25. Química na atualidade • A nanotecnologia se apresenta como uma das mais importantes inovações técnicas e científicas da atualidade, tal descoberta apresenta enorme relevância, já que a partir dela é possível manipular a matéria com precisão atômica. Ela promete alterações nos tamanhos dos dispositivos técnicos, facilitando o armazenamento de dados e a utilização de sistemas ultra-rápidos de comunicação. Portanto a nanotecnologia promete fazer uma renovação que facilitará em muitos aspectos a vida humana.

26. Aplicações da nanotecnologia

27. Conclusão A Química é uma ciência experimental que estuda a matéria, suas propriedades, composição, estrutura e reações. Essa ciência é de fundamental importância para a vida e a sobrevivência do homem. A partir dela é possível evoluir e criar formas práticas que nos ajudam a se adaptar aos mais diversos contextos e situações. Ou seja, a química está presente em tudo, podemos dizer que de certa forma ela é inerente à vida humana.