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Fronts Quimica 1 Feltre LA 10/06/2005 16:12 Page 1
Composite
C M Y CM MY CY CMY K
JOHN
WILLIAM
BANA
GAN
/THE
IMAG
EBA
NKGET
TYIMAG
ES
6 edioSo Paulo, 2004
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Ilustraes: Adilson Secco, Nelson Matsuda
Engenheiro Qumico pela Escola Politcnica da Universidade de So
Paulo.Doutor em Engenharia Qumica pela Escola Politcnica da
Universidade de So Paulo.
Professor de Qumica em cursos pr-vestibulares e em cursos
superiores.
-
Ttulo original: QUMICA
Ricardo Feltre, 2004
Coordenao editorial: Jos Luiz Carvalho da CruzEdio de texto:
Alexandre da Silva Sanchez, Flvia Schiavo, Mrcio CostaColaboradora:
Soraya Saadeh (Manual do Professor)Reviso tcnica: Francisco
Benedito Teixeira Pessini, Soraya SaadehReviso editorial:Maria Aiko
NishijimaPreparao de texto:Morissawa Casa de Edio MEAssistncia
editorial: Joel de Jesus Paulo, Rosane Cristina Thahira, Regiane
deCssia ThahiraCoordenao de design e projetos visuais: Sandra
Botelho de Carvalho HommaProjeto grfico: Marta Cerqueira Leite,
Sandra Botelho de Carvalho HommaCapa: Luiz Fernando Rubio
Foto: Mulher trabalhando nas salinas, VietnJohn William
Banagan/The Image Bank-Getty Images
Coordenao de produo grfica: Andr Monteiro, Maria de Lourdes
RodriguesCoordenao de reviso: Estevam Vieira Ldo Jr.Reviso: Daniela
Bessa Puccini, Jos Alessandre S. NetoCoordenao de arte: Wilson
Gazzoni AgostinhoEdio de arte: Wilson Gazzoni AgostinhoEditorao
eletrnica: Setup Bureau Editorao EletrnicaCoordenao de pesquisa
iconogrfica: Ana Lucia SoaresPesquisa iconogrfica: Vera Lucia da
Silva BarrionuevoAs imagens identificadas com a sigla CID foram
fornecidas pelo Centro deInformao e Documentao da Editora
Moderna.Coordenao de tratamento de imagens: Amrico JesusTratamento
de imagens: Amrico Jesus, Fabio N. Precendo e Rubens M.
RodriguesSada de filmes: Helio P. de Souza Filho, Marcio H.
KamotoCoordenao de produo industrial: Wilson Aparecido
TroqueImpresso e acabamento:
Reproduo proibida. Art. 184 do Cdigo Penal e Lei 9.610 de 19 de
fevereiro de 1998.
Todos os direitos reservados
EDITORA MODERNA LTDA.Rua Padre Adelino, 758 - Belenzinho
So Paulo - SP - Brasil - CEP 03303-904Vendas e Atendimento: Tel.
(0_ _11) 6090-1500
Fax (0_ _11) 6090-1501www.moderna.com.br
2005Impresso no Brasil
1 3 5 7 9 10 8 6 4 2
Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)(Cmara
Brasileira do Livro, SP, Brasil)
Feltre, Ricardo, 1928- .Qumica / Ricardo Feltre. 6. ed.
So Paulo : Moderna, 2004.
Obra em 3 v.Contedo: V. 1. Qumica geral v. 2.
Fsico-qumica v. 3. Qumica orgnicaBibliografia.
1. Qumica (Ensino mdio) 2. Fsico-qumica(Ensino mdio) Problemas,
exerccios etc.I. Ttulo.
04-2879 CDD-540.7
ndices para catlogo sistemtico:1. Qumica : Ensino mdio 540.7
Ficha QUIMICA 1-PNLEM 06/07/2005, 15:232
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Em seus trs volumes, esta obra procura contribuir parao ensino
da Qumica entre os alunos do EnsinoMdio. Nelaso apresentados os
conhecimentos bsicos da Qumica esuas aplicaes mais importantes.
Continuamos nos guian-do para a simplificao da teoria, na articulao
desta comos fatos do cotidiano e na diversificao dos exerccios.
Para atingir essa finalidade, cada captulo da obra foidividido
em tpicos que visam tornar a exposio tericagradual e didtica. No
final de cada tpico, propusemosalgumas perguntas cuja finalidade a
reviso das idiasprincipais a desenvolvidas, seguindo-se tambm uma
sriede exerccios sobre o que foi discutido.
Em todos os captulos foram colocados, emmuitas opor-tunidades,
boxes com curiosidades e aplicaes da Qumica,pequenas biografias de
cientistas, sugestes de atividadesprticas e leituras. A inteno
dessas sees foi proporcio-nar maior articulao dessa cincia com
outras, como aMa-temtica, a Fsica e a Biologia, e tambm com os
avanostecnolgicos.
Agradecemos aos professores e aos alunos que presti-giam nossa
obra e reiteramos que crticas e sugestes serosempre bem
recebidas.
O autor
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SUMRIO 11. Observando a natureza, 2
2. As transformaes da matria, 3
3. A energia que acompanha as transformaes da matria, 5Box: Veja
o que a falta de energia pode provocar, 7
4. Conceito de Qumica, 7
5. A Qumica em nosso cotidiano, 7Atividades prticas pesquisa
8Reviso, 9Exerccios, 9Leitura, 10 Questes sobre a leitura, 10
VOLU
ME
2Captulo
PRIMEIRA VISO DA QUMICA1Captulo
CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
1. Como a matria se apresenta: Homognea? Heterognea?, 12
2. Fases de um sistema, 12
3. Como a matria se apresenta: Pura? Misturada?, 13Atividades
prticas, 14Reviso, 14Exerccios, 15 Exerccios complementares, 15
4. Transformaes da gua, 15Reviso, 18Exerccios, 18 Exerccios
complementares, 19
5. As observaes e as experincias na cincia, 205.1. Medies: o
cotidiano e o cientfico, 205.2. Uma medio importante: a densidade,
235.3. A importncia dos grficos no dia-a-dia, 24
Atividades prticas, 26Reviso, 26Exerccios, 26 Exerccios
complementares, 28
6. Substncia pura (ou espcie qumica), 29Reviso, 30Exerccios,
30
7. Processos de separao de misturas, 317.1. Filtrao, 327.2.
Decantao, 337.3. Destilao, 35
Box: Destilao do ar lquido, 36
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Captulo 3
7.4. Cristalizao, 367.5. Outros processos de desdobramento de
misturas, 36
8. Aprendendo mais sobre o laboratrio de Qumica, 37
9. A segurana nos laboratrios de Qumica, 39Atividades prticas,
40Reviso, 40Exerccios, 41 Exerccios complementares, 42Leitura, 43
Questes sobre a leitura, 44Desafio, 45
EXPLICANDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
1. Vale a pena explicar (entender) os fatos do cotidiano (e da
cincia)?, 49Box: Conhecimento e poder, 49
2. As tentativas de explicar a matria e suas transformaes,
49
3. O nascimento da Qumica, 503.1. A lei de Lavoisier, 503.2. A
lei de Proust, 51
Atividades prticas, 52Reviso, 52Exerccios, 52
4. A hiptese de Dalton, 53
5. Os elementos qumicos e seus smbolos, 54Reviso, 55Exerccios,
55
6. Explicando a matria As substncias qumicas, 556.1. Substncias
simples, 576.2. Substncias compostas ou compostos qumicos, 58
7. Explicando a matria As misturas, 58Atividades prticas
pesquisa 59Reviso, 59Exerccios, 60 Exerccios complementares, 60
8. Explicando as transformaes dos materiais, 618.1 As
transformaes fsicas, 618.2 As transformaes qumicas, 61
fcil reconhecer uma transformao qumica?, 62 Misturar ou reagir?,
63
9. As propriedades das substncias, 64Atividades prticas,
64Reviso, 65Exerccios, 65 Exerccios complementares, 65
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4Captulo
10. Explicando as variaes de energia que acompanhamas
transformaes materiais, 66
11. Segunda viso da Qumica, 66
12. Como a cincia progride, 67Atividades prticas, 69Reviso,
69Exerccios, 69Leitura, 70 Questes sobre a leitura, 71Desafio,
72
A EVOLUO DOS MODELOS ATMICOS
1. O modelo atmico de Thomson, 75
2. A descoberta da radioatividade, 77
3. O modelo atmico de Rutherford, 78Atividades prticas,
80Reviso, 80Exerccios, 81 Exerccios complementares, 81
4. A identificao dos tomos, 814.1. Nmero atmico, 824.2. Nmero de
massa, 824.3. Elemento qumico, 824.4. ons, 824.5. Istopos, isbaros
e istonos, 83
Reviso, 84Exerccios, 85 Exerccios complementares, 86
5. O modelo atmico de Rutherford-Bohr, 865.1 Introduo, 865.2 Um
breve estudo das ondas, 875.3 As ondas eletromagnticas, 885.4 O
modelo de Rutherford-Bohr, 90
Atividades prticas, 92Reviso, 92Exerccios, 93 Exerccios
complementares, 93
6. O modelo dos orbitais atmicos, 94Box: Pode-se ver o tomo?,
95
7. Os estados energticos dos eltrons, 967.1 Nveis energticos,
967.2 Subnveis energticos, 967.3 Orbitais, 967.4 Spin, 977.5 A
identificao dos eltrons, 98
Reviso, 99Exerccios, 100 Exerccios complementares, 101
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8. A distribuio eletrnica, 1018.1 Distribuio eletrnica em tomos
neutros, 1018.2 Distribuio eletrnica nos ons, 102
Exerccios, 103 Exerccios complementares, 104Leitura, 105 Questes
sobre a leitura, 107Desafio, 108
5Captulo A CLASSIFICAO PERIDICA DOS ELEMENTOS
1. Histrico, 111
2. A classificao peridica moderna, 113Classificao peridica dos
elementos, 1142.1. Perodos, 1152.2. Colunas, grupos ou famlias,
1152.3. Os nomes dos elementos qumicos, 117
Reviso, 118Exerccios, 118 Exerccios complementares, 119
3. Configuraes eletrnicas dos elementosao longo da classificao
peridica, 119
Reviso, 121Exerccios, 121 Exerccios complementares, 123
4. Propriedades peridicas e aperidicas dos elementos qumicos,
1234.1 Introduo, 1234.2 Raio atmico, 1244.3 Volume atmico, 1264.4
Densidade absoluta, 1274.5 Ponto de fuso e de ebulio, 1274.6
Potencial de ionizao, 1274.7 Eletroafinidade ou afinidade
eletrnica, 127
Atividades prticas, 128Reviso, 128Exerccios, 128 Exerccios
complementares, 130Leitura, 131 Questes sobre a leitura,
132Desafio, 133
6Captulo AS LIGAES QUMICAS
1. Introduo, 136
2. Ligao inica, eletrovalente ou heteropolar, 1372.1. Conceitos
gerais, 1372.2. A ligao inica e a Tabela Peridica, 1392.3. O
tamanho do on, 140
Reviso, 141Exerccios, 141 Exerccios complementares, 142
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3. Ligao covalente, molecular ou homopolar, 1433.1. Ligao
covalente, 1433.2. Caso particular da ligao covalente, 1453.3.
Frmulas de compostos covalentes, 1463.4. Compostos moleculares e
compostos inicos, 1473.5. Excees regra do octeto, 148
Reviso, 149Exerccios, 149 Exerccios complementares, 150
4. Ligao metlica, 1514.1. Estrutura dos metais, 1514.2. A ligao
metlica, 1524.3. Propriedades dos metais, 152
Reviso, 153Exerccios, 153Leitura, 154 Questes sobre a leitura,
154Desafio, 155
7Captulo A GEOMETRIA MOLECULAR
1. A estrutura espacial das molculas, 1571.1. Conceitos gerais,
1571.2. Molculas com pares eletrnicos ligantes e no-ligantes,
1581.3. Teoria da repulso dos pares eletrnicos da camada de
valncia, 1581.4. Macromolculas covalentes, 1591.5. Alotropia,
159
A alotropia do carbono, 159 A alotropia do fsforo, 160 A
alotropia do enxofre, 161
Reviso, 161Exerccios, 162 Exerccios complementares, 163
2. Eletronegatividade/polaridade das ligaes e das molculas,
1642.1. Conceitos gerais, 1642.2. Ligaes polares e ligaes apolares,
1652.3. Momento dipolar, 1662.4. Molculas polares e molculas
apolares, 167
Reviso, 168Exerccios, 169 Exerccios complementares, 170
3. Oxidao e reduo, 1713.1. Conceitos de oxidao e reduo, 1713.2.
Conceito de nmero de oxidao, 1723.3. Nmeros de oxidao usuais,
1733.4. Clculo dos nmeros de oxidao, 173
Box: A exploso do foguete brasileiro VLS-1(Veculo Lanador de
Satlites-1), 174
Reviso, 174Exerccios, 175 Exerccios complementares, 176
4. Foras (ou ligaes) intermoleculares, 1764.1. Foras (ou ligaes)
dipolo-dipolo, 176
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4.2. Ligaes por pontes de hidrognio, 1764.3. Foras (ou ligaes)
de Van der Waals (ou de London), 1784.4. Relao entre as ligaes e as
propriedades das substncias, 179
Atividades prticas, 179Reviso, 180Exerccios, 180 Exerccios
complementares, 182Leitura, 183 Questes sobre a leitura,
184Desafio, 184
8Captulo CIDOS, BASES E SAIS INORGNICOS
1. Introduo, 1881.1. Dissociao e ionizao, 1891.2. Grau de
ionizao, 189
Reviso, 190Exerccios, 190
2. cidos, 1912.1. A definio de cido de Arrhenius, 1912.2.
Classificao dos cidos, 191
a) De acordo com o nmero de hidrognios ionizveis, 191b)De acordo
com a presena ou no de oxignio na molcula, 192c) De acordo com o
grau de ionizao, 192
2.3. Frmulas dos cidos, 1922.4. Nomenclatura dos cidos, 193
a) Hidrcidos, 193b) Oxicidos, 193
2.5. cidos importantes, 194a) cido sulfrico H2SO4, 194b) cido
clordrico HCl, 195c) cido ntrico HNO3, 195d) cido fluordrico HF,
195
Reviso, 196Exerccios, 196 Exerccios complementares, 197
3. Bases ou hidrxidos, 1983.1. Definio de base de Arrhenius,
1983.2. Classificaes das bases, 199
a) De acordo com o nmero de hidroxilas (OH#), 199b)De acordo com
o grau de dissociao, 199c) De acordo com a solubilidade em gua,
199
3.3. Frmulas das bases, 1993.4. Nomenclatura das bases, 199
a) Quando o elemento forma apenas uma base, 199b)Quando o
elemento forma duas bases, 199
3.5. Bases importantes, 200a) Hidrxido de sdio NaOH, 200b)
Hidrxido de clcio Ca(OH)2, 200c) Hidrxido de amnio NH4OH, 201
Reviso, 201Exerccios, 201
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4. Comparao entre cidos e bases, 2024.1. Propriedades
funcionais, 2024.2. A medida do carter cido e do bsico, 203
Box: Acidez do solo, 204Atividades prticas, 204Reviso,
205Exerccios, 205 Exerccios complementares, 205
5. Sais, 206Box: Imprio do sal, 206
5.1. Conceituao dos sais, 2075.2. Reao de neutralizao total/Sais
normais ou neutros, 207
a) Frmula geral dos sais normais, 208b)Nomenclatura dos sais
normais, 208c) Solubilidade dos sais normais, 209
5.3. Outros tipos de sais, 209a) Sais cidos ou hidrogeno-sais,
209b) Sais bsicos ou hidroxi-sais, 209c) Sais duplos ou mistos,
210d) Sais hidratados ou hidratos, 210e) Sais complexos, 210
Box: O galo do tempo, 2105.4. Sais importantes, 210
a) Cloreto de sdio NaCl, 210b)Carbonato de sdio Na2CO3, 211c)
Hipoclorito de sdio NaOCl, 211d)Carbonato de clcio CaCO3, 211
Atividades prticas, 211Reviso, 212Exerccios, 212 Exerccios
complementares, 213Leitura, 214 Questes sobre a leitura,
215Desafio, 216
9Captulo XIDOS INORGNICOS
1. Definio de xido, 219
2. Frmula geral dos xidos, 219
3. xidos bsicos, 2203.1. Nomenclatura dos xidos bsicos, 220
4. xidos cidos ou anidridos, 2214.1. Nomenclatura dos xidos
cidos, 222
5. xidos anfteros, 222
6. xidos indiferentes ou neutros, 223
7. xidos duplos, mistos ou salinos, 224
8. Perxidos, 224Box: gua oxigenada, 225
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9. xidos importantes, 2259.1. xido de clcio CaO, 2259.2. Dixido
de carbono CO2, 226
Reviso, 226Exerccios, 227 Exerccios complementares, 228
10.As funes inorgnicas e a classificao peridica, 228Reviso,
231Exerccios, 231 Exerccios complementares, 232Leitura, 233 Questes
sobre a leitura, 235Desafio, 235
10Captulo AS REAES QUMICAS
1. Introduo, 2381.1. Equaes inicas, 239
2. Balanceamento das equaes qumicas, 240Reviso, 241Exerccios,
241
3. Classificaes das reaes qumicas, 2423.1. Reaes de sntese ou de
adio, 2423.2. Reaes de anlise ou de decomposio, 2433.3. Reaes de
deslocamento ou de substituio ou de simples troca, 2433.4. Reaes de
dupla troca ou de dupla substituio, 244
Reviso, 244Exerccios, 244 Exerccios complementares, 245
4. Quando ocorre uma reao qumica?, 2464.1. Reaes de oxirreduo,
246
a) Comportamento dos metais, 246b)Comportamento dos no-metais,
247
4.2. Reaes que no so de oxirreduo, 248a) Quando um dos produtos
for menos solvel que os reagentes, 248b)Quando um dos produtos for
mais voltil que os reagentes, 248c) Quando um dos produtos for
menos ionizado que os reagentes, 249
Reviso, 249Exerccios, 250 Exerccios complementares, 251
5. Resumo das principais reaes envolvendo as funes inorgnicas,
2525.1. Reaes entre os opostos, 2525.2. Outros tipos de reao,
253
a) Reaes com o oxignio, 253b) Reaes com o hidrognio, 253c) Reaes
com a gua, 253d) Comportamento diante do calor, 254
Atividades prticas, 255Reviso, 255Exerccios, 255 Exerccios
complementares, 256Leitura, 258 Questes sobre a leitura,
258Desafio, 259
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12Captulo
11Captulo
ESTUDO DOS GASES
1. Introduo, 278
2. O estado gasoso, 278
3. O volume dos gases, 278
4. A presso dos gases, 279
5. A temperatura dos gases, 280Box: Zero absoluto, 281Reviso,
281Exerccios, 281
6. As leis fsicas dos gases, 2826.1. Lei de Boyle-Mariotte,
282
Box: As leis da cincia s valem dentro de certos limites, 2836.2.
Lei de Gay-Lussac, 2836.3. Lei de Charles, 284
7. Equao geral dos gases, 286
8. Condies normais de presso e temperatura (CNPT), 286
9. Teoria cintica dos gases, 286
10.Gs perfeito e gs real, 287Atividades prticas, 287Reviso,
288Exerccios, 288 Exerccios complementares, 290
11.Leis volumtricas das reaes qumicas (leis qumicas dos gases),
29111.1. Leis volumtricas de Gay-Lussac, 291
MASSA ATMICA E MASSA MOLECULAR
1. Unidade de massa atmica (u), 263
2. Massa atmica, 2632.1. Massa atmica dos elementos qumicos,
2642.2. Determinao moderna das massas atmicas, 2642.3. Regra de
Dulong-Petit, 265
Reviso, 265Exerccios, 265
3. Massa molecular, 266Reviso, 267Exerccios, 267
4. Conceito de mol, 268
5. Massa molar (M ), 269Reviso, 270Exerccios, 270 Exerccios
complementares, 273Leitura, 274 Questes sobre a leitura,
276Desafio, 276
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13Captulo
11.2. Hiptese ou lei de Avogadro, 291Reviso, 293Exerccios, 293
Exerccios complementares, 294
12.Volume molar, 294
13.Equao de Clapeyron, 295Reviso, 297Exerccios, 297 Exerccios
complementares, 300
14.Misturas gasosas, 30114.1. Conceitos gerais, 301
a) Relao entre os gases iniciais e a mistura final, 302b) Situao
dentro da mistura final, 302
Box: As presses parciais em nosso organismo, 302c) Relacionando
valores parciais com o valor total, 303
Box: Medidas da poluio, 30414.2. Massa molar aparente de uma
mistura gasosa, 304
Reviso, 304Exerccios, 305 Exerccios complementares, 310
15.Densidade dos gases, 31115.1. Densidade absoluta, 31115.2.
Densidade relativa, 312
Atividades prticas, 313Reviso, 313Exerccios, 314 Exerccios
complementares, 315
16.Difuso e efuso dos gases, 316Atividades prticas, 317Reviso,
317Exerccios, 317Leitura, 318 Questes sobre a leitura, 320Desafio,
320
CLCULO DE FRMULAS
1. As frmulas na Qumica, 323
2. Clculo da frmula centesimal, 323Reviso, 325Exerccios, 325
Exerccios complementares, 326
3. Clculo da frmula mnima, 326Reviso, 328Exerccios, 328
Exerccios complementares, 328
4. Clculo da frmula molecular, 3284.1. Clculo da frmula
molecular a partir da frmula mnima, 329
4.2. Clculo direto da frmula molecular, 330
Reviso, 330Exerccios, 330 Exerccios complementares, 331Leitura,
331 Questes sobre a leitura, 334Desafio, 335
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CLCULO ESTEQUIOMTRICO
1. Introduo, 337
2. Casos gerais de clculo estequiomtrico, 3392.1. Quando o dado
e a pergunta so expressos em massa, 339
Exerccios, 339 Exerccios complementares, 340
2.2. Quando o dado expresso em massae a pergunta em volume (ou
vice-versa), 341
Exerccios, 341 Exerccios complementares, 343
2.3. Quando o dado e a pergunta so expressos em volume,
343Exerccios, 344
2.4. Quando o dado expresso em massae a pergunta em mols (ou
vice-versa), 344
Exerccios, 344 Exerccios complementares, 345
2.5. Quando o dado expresso em massa e a perguntaem nmeros de
partculas (ou vice-versa), 345
Exerccios, 346
2.6. Havendo duas ou mais perguntas, 346Exerccios, 347
3. Casos particulares de clculo estequiomtrico, 347
3.1. Quando aparecem reaes consecutivas, 347Exerccios, 348
Exerccios complementares, 349
3.2. Quando so dadas as quantidades de dois (ou mais) reagentes,
350Exerccios, 351 Exerccios complementares, 352
3.3. Quando os reagentes so substncias impuras, 353Exerccios,
355 Exerccios complementares, 356
3.4. Quando o rendimento da reao no total, 356Exerccios, 358
Exerccios complementares, 358
3.5. Quando h participao do ar nas reaes qumicas, 359a) Clculo
do volume do ar necessrio combusto, 359b)Clculo do volume total dos
gases no final da reao, 359
Exerccios, 360
3.6. Quando os reagentes so misturas, 360
Exerccios, 362Leitura, 362 Questes sobre a leitura, 365Desafio,
365
Respostas, 369
Lista de siglas, 376
Tabelas auxiliares, 378
Sugestes de leitura para os alunos, 381
Museus brasileiros ligados Cincia, 382
Referncias bibliogrficas, 384
14Captulo
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NDICE DAS BIOGRAFIAS
Antoine Laurent de Lavoisier (captulo 3), 50
Joseph Louis Proust (captulo 3), 51
John Dalton (captulo 3), 53
Joseph John Thomson (captulo 4), 77
Ernest Rutherford (captulo 4), 78
Niels Henrik David Bohr (captulo 4), 91
Linus Carl Pauling (captulo 4), 101
Dimitri Ivanovitch Mendeleyev (captulo 5), 112
Gilbert Newton Lewis (captulo 6), 144
Svante August Arrhenius (captulo 8), 188
Evangelista Torricelli (captulo 12), 279
William Thomson Lord Kelvin of Largs (captulo 12), 280
Robert Boyle e Edme Mariotte (captulo 12), 282
Joseph Louis Gay-Lussac (captulo 12), 283
Jacques Alexandre Csar Charles (captulo 12), 284
Amedeo Avogadro (captulo 12), 291
Benoit Pierre mile Clapeyron (captulo 12), 295
Thomas Graham (captulo 12), 316
NDICE DAS LEITURAS
O planeta Terra (captulo 1), 10
O ciclo da gua na Terra (captulo 2), 43
O meio ambiente em perigo (captulo 3), 70
Usos das radiaes eletromagnticas (captulo 4), 105
Trs famlias importantes (captulo 5), 131
Ligas metlicas (captulo 6), 154
Semicondutores (captulo 7), 183
O tratamento da gua (captulo 8), 214
A chuva cida (captulo 9), 233
O vidro e o cimento (captulo 10), 258
Histria das medies (captulo 11), 274
A camada de oznio (captulo 12), 318
O efeito estufa (captulo 13), 331
Produo do ferro e do ao (captulo 14), 362
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ELEMENTOS QUMICOS(As massas atmicas entre parnteses so dos
istopos mais estveis dos elementos radioativos.)
(De acordo com as ltimas recomendaes da IUPAC.)
Actnio Ac 89 (227)Alumnio Al 13 26,9815Amercio Am 95
(243)Antimnio Sb 51 121,75Argnio Ar 18 39,948Arsnio As 33
74,9216Astato At 85 (210)Brio Ba 56 137,34Berqulio Bk 97
(247)Berlio Be 4 9,0122Bismuto Bi 83 209Bhrio Bh 107 (262,1)Boro B
5 10,811Bromo Br 35 79,909Cdmio Cd 48 112,40Clcio Ca 20
40,08Califrnio Cf 98 (251)Carbono C 6 12,01115Crio Ce 58 140,12Csio
Cs 55 132,905Chumbo Pb 82 207,19Cloro Cl 17 35,453Cobalto Co 27
58,93Cobre Cu 29 63,55Criptnio Kr 36 83,80Cromo Cr 24 51,996Crio Cm
96 (247)Darmstcio Ds 110 (269)Disprsio Dy 66 162,50Dbnio Db 105
(262)Einstinio Es 99 (252)Enxofre S 16 32,064rbio Er 68
167,26Escndio Sc 21 44,956Estanho Sn 50 118,69Estrncio Sr 38
87,62Eurpio Eu 63 151,96Frmio Fm 100 (257)Ferro Fe 26 55,847Flor F
9 18,9984Fsforo P 15 30,9738Frncio Fr 87 (223)Gadolnio Gd 64
157,25Glio Ga 31 69,72Germnio Ge 32 72,59Hfnio Hf 72 178,49Hssio Hs
108 (265)Hlio He 2 4,0026Hidrognio H 1 1,00797Hlmio Ho 67
164,930ndio In 49 114,82Iodo I 53 126,9044Irdio Ir 77 192,2Itrbio
Yb 70 173,04trio Y 39 88,905Lantnio La 57 138,91
Elemento SmboloNmero MassaAtmico Atmica
Laurncio Lr 103 (260)Ltio Li 3 6,941Lutcio Lu 71 174,97Magnsio
Mg 12 24,312Meitnrio Mt 109 (269)Mangans Mn 25 54,9380Mendelvio Md
101 (258)Mercrio Hg 80 200,59Molibdnio Mo 42 95,94Neodmio Nd 60
144,24Nenio Ne 10 20,183Netnio Np 93 (237)Nibio Nb 41 92,906Nquel
Ni 28 58,69Nitrognio N 7 14,0067Noblio No 102 (259)smio Os 76
190,2Ouro Au 79 196,967Oxignio O 8 15,9994Paldio Pd 46 106,4Platina
Pt 78 195,09Plutnio Pu 94 (244)Polnio Po 84 (209)Potssio K 19
39,098Praseodmio Pr 59 140,907Prata Ag 47 107,870Promcio Pm 61
(145)Protactnio Pa 91 (231)Rdio Ra 88 (226)Radnio Rn 86 (222)Rnio
Re 75 186,2Rdio Rh 45 102,905Roentgnio Rg 111 (272)Rubdio Rb 37
85,47Rutnio Ru 44 101,07Rutherfrdio Rf 104 (261)Samrio Sm 62
150,35Seabrgio Sg 106 (263,1)Selnio Se 34 78,96Silcio Si 14
28,086Sdio Na 11 22,9898Tlio Tl 81 204,37Tantlio Ta 73
180,948Tecncio Tc 43 (98)Telrio Te 52 127,60Trbio Tb 65
158,924Titnio Ti 22 47,90Trio Th 90 232,0Tlio Tm 69
168,934Tungstnio W 74 183,85Urnio U 92 238Vandio V 23 50,942Xennio
Xe 54 131,38Zinco Zn 30 65,38Zircnio Zr 40 91,22
Elemento SmboloNmero Massaatmico atmica
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PRIMEIRA VISO DA QUMICA1Captulo
Apresentao do captulo
Un alquimista, obra de Adriaen van Ostade, 1661.
Tpicos do captulo
1 Observando a natureza
2 As transformaes da matria
3 A energia que acompanhaas transformaes da matria
4 Conceito de Qumica
5 A Qumica em nosso cotidiano
Leitura: O planeta Terra
NAT
IONALGALLERYCOLLECTION; B
YKINDPERMISSIONOFTH
ETR
USTE
ESOFTH
ENAT
IONALGALLERY,LO
NDON/ C
ORBIS-STO
CKPHOTO
S
Imaginemos um filme sobre a evoluo da humanidade, desde o ser
humano mais primitivoat os dias atuais. Notaramos que o
desenvolvimento material da humanidade ocorreugraas ao melhor
aproveitamento e ao desenvolvimento das tcnicas de transformao
dosrecursos disponveis na natureza.Com o advento da Revoluo
Industrial, o trabalho artesanal foi, em grande parte,
substitudo por tcnicas cada vez mais sofisticadas de produo em
srie. Do mesmo modo,as observaes sobre os acontecimentos do
cotidiano foram dando origem a teoriascientficas crescentemente
avanadas.Nesse contexto, como todo ramo do conhecimento humano, a
Qumica tambm tem
acompanhado a evoluo histrica da humanidade. Com relao ao ttulo
deste captulo Primeira viso da Qumica , devemos esclarecer que a
viso aqui apresentada , porenquanto, bastante simplificada e
incompleta.O objetivo deste captulo exatamente o de dar algumas
idias de matria, suas
transformaes, e da energia que estas envolvem.
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1 OBSERVANDOANATUREZA
Desde o incio da civilizao at hoje, a humanidade pde observar
que a natureza formada pormateriais muito diferentes entre si. O
solo em que pisamos pode ser de: terra vermelha, terra preta,areia,
pedras etc. Os vegetais tambm apresentam enorme variedade: existem
desde os minsculosmusgos at rvores gigantescas; a madeira pode ser
mais mole ou mais dura; as flores tm cores muitodiversificadas; h
grandes diferenas entre os frutos, e assim por diante. O mesmo
ocorre com os ani-mais: existem aves, mamferos, peixes etc. de
formas, tamanhos e constituiesmuito diferentes entre si.
Todos essesmateriais que nos rodeiam (a terra, as pedras, a gua
e os seres vivos) constituem o quechamamos matria. Da dizemos
que:
Matria tudo que tem massa e ocupa lugar no espao (isto , tem
volume).
Massa e volume so ento propriedades gerais da matria. bom
lembrar tambm que a mat-ria pode se apresentar slida (por exemplo,
as pedras), lquida (por exemplo, a gua) ou gasosa (porexemplo, o ar
que respiramos).
O trabalho de separao dos diferentesmateriais encontrados na
natureza foi uma atividade mui-to importante para a humanidade. Um
primeiro cuidado do homem primitivo deve ter sido o de reco-nhecer
os alimentos comestveis e os venenosos, bem como o de encontrar as
plantas que podiam curarsuas enfermidades.
Com o passar dos sculos, os seres humanos foram aperfeioando as
tcnicas de extrao e sepa-rao de materiais teis ao seu dia-a-dia.
Assim, por exemplo: dos vegetais extraram as tintas parapintar seus
corpos e seus utenslios; da terra separaram metais, como a prata e
o ouro; do leite, agordura para fabricar a manteiga, e assim por
diante.
Podemos ento dizer que:
Separaes so os processos que visam isolar os diferentes
materiais encontradosnuma mistura.
As pedras se apresentam na forma slida. A gua se apresenta
naforma lquida.
O ar se apresenta na forma gasosa.
O garimpeiro, com sua peneira, separa diamantesdo cascalho
existente no fundo do rio.
A cozinheira cata o feijo, separando os grosde m qualidade.
CID
CID
CID
EDUARDOSANTA
LIESTR
A
RUIZRUIZDEVELA
SCO/ C
ID
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3Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA
2 AS TRANSFORMAES DAMATRIA
Ao longo do tempo, a humanidade tem observado que, sob certas
condies, a matria se trans-forma. A prpria natureza se encarrega de
muitas transformaes. Assim, por exemplo: o frio intensotransforma a
gua em gelo; o fogo transforma uma rvore em cinzas; com o tempo, os
frutos apodre-cem; o ferro se enferruja; e at nosso corpo
envelhece. Dizemos ento que:
Transformao material toda e qualquer alterao sofrida pela
matria.
As transformaes da matria so tambm chamadas de fenmenos
materiais (ou simplesmentefenmenos), sendo que, nessa expresso, a
palavra fenmeno significa apenas transformao, nosignificando nada
de extraordinrio, fantstico ou sobrenatural.
muito importante lembrar tambm que os seres humanos tm provocado
transformaes namatria, em seu prprio interesse. Assim, por exemplo,
com o fogo conseguiu:
assar a carne dos animais para melhorar sua alimentao; cozer
vasos de barro para guardar gua ou alimentos; cozer blocos de
barro, transformando-os em tijolos, para construir suas casas;
etc.
Exemplos de transformaes ou fenmenos materiais
A exploso de fogos de artifcio. A gua se transformando em vapor
aoser aquecida em um bquer.
A ferrugem formada em tambores.
CID
ESGUEVA
/CID
CID
2003
TRIBUNEMEDIA
/INTE
RCONTINENT A
LPRESS
A.C. johnny hart
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Usando tcnicas cada vezmais avanadas, os seres humanos
conseguiram, com o passar dos scu-los, transformar, por
exemplo:
fibras vegetais ou plos de animais em tecidos para se abrigarem;
produtos vegetais em corantes para colorir seus tecidos; minrios em
metais, como o cobre, o ferro, o chumbo etc.Atualmente a Qumica est
presente em todas as situaes de nosso cotidiano. De fato,
grande
parte dos avanos tecnolgicos obtidos pela civilizao ocorreu
graas curiosidade e ao esforo emdesenvolver novas tcnicas para
separar e transformar osmateriais encontrados na natureza.
Domesmomodo que, ao longo do tempo, os cozinheiros procuraram
transformar os alimentos em pratos cada vezmais saborosos, os
tcnicos e os cientistas experimentaram novos caminhos para
transformar os mate-riais da natureza em produtos que permitem
melhorar a qualidade de vida das pessoas. Podemos entodizer que um
dos conceitos de experincia em Qumica refere-se s tentativas de
separar e reconheceralguns materiais e, em seguida, tentar
transform-los em novos produtos.
Por meio dessas tcnicas podemos fabricar: adubos, inseticidas e
diversos insumos que aumentam a produo agrcola; produtos que
permitem conservar os alimentos por mais tempo; fibras e tecidos
para produzir desde roupas delicadas at coletes prova de balas;
cosmticos e perfumes para embelezar as pessoas; medicamentos
especficos para o tratamento de inmeras doenas; materias variados
para a construo de casas e edifcios; veculos (carros, nibus, avies,
navios etc.) para o transporte de pessoas e cargas; chips de
computadores que revolucionaram a vida moderna, pois armazenam
milhares deinformaes.
Cozinha industrial Laboratrio qumico moderno
CID
CID
ANTO
NIO
VIASVA
LCARCEL/C
ID
MICHAELROSENFE
LD/S
TONE-GETT
YIM
AGES
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5Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA
PAWSINC.A
LLRIGHTS
RESERVED
/DIST.BYAT
LANTICSYNDICAT
ION
LAERTE
3 A ENERGIA QUE ACOMPANHA AS TRANSFORMAES DA MATRIA
A descoberta do fogo foi um dos passos mais importantes na
evoluo da humanidade. O fogocontrolado surgiu quando o ser humano
aprendeu a acender uma fogueira, na hora desejada. Nessecaso, a
energia se apresenta nas formas de luz e calor. Com a luz, o homem
primitivo iluminou suasnoites e afugentou os animais perigosos e,
com o calor, aprendeu a assar seus alimentos, a cozer o barroe,
muitos sculos depois, a extrair os metais dos minrios.
Atualmente sabemos que algumas transformaes so passageiras ou
reversveis, isto , podem serdesfeitas. Transformaes desse tipo
recaem, em geral, no que chamamos de transformaes fsicas(ou
fenmenos fsicos). Exemplificando:
em montanhasmuito altas, a gua se congela;mas, com um pouco de
calor, a neve ou o gelo sederretem facilmente, voltando forma
lquida;
num termmetro, o mercrio se dilata com o calor e se contrai com
o frio, mas continua sendosempre o mesmo mercrio;
o sal que dissolvemos na gua pode ser recuperado, bastando que
ocorra a evaporao da gua.Outras transformaes so mais profundas e
freqentemente irreversveis, isto , torna-se difcil (e,
s vezes, impossvel) retornar situao inicial. So, em geral,
transformaes, fenmenos ou reaesqumicas. Exemplos:
depois de se queimar um pedao de madeira, impossvel juntar as
cinzas e a fumaa finais erefazer a madeira inicial;
depois de se preparar um ovo frito, impossvel fazer o ovo voltar
forma original; se um objeto de ferro se enferruja, muito difcil
reverter o processo (raspar o objeto antes depint-lo significa
apenas jogar a ferrugem fora, e no recuperar a poro de ferro
oxidado).
O progresso da civilizao foi tambm devido procura de novas
formas de obteno de ener-gia. Como exemplo podemos citar que os
primeiros seres humanos dependiam de seus msculos paraobter
energia. Mais tarde, animais foram domesticados e atrelados a
moendas, a carroas, passando aser utilizados como fonte de
energia.
GARFIELD JIM DAVIS
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A energia proveniente de quedas dgua foi aproveitada para
movimentar as rodas dgua e asturbinas dasmodernas hidroeltricas, e
a energia proveniente dos ventos, para acionar osmoinhos eas
modernas turbinas elicas.
Atualmente o consumo de energia cada vezmaior e sua produo,
crescentemente diversificada: a queima do carvo e dos derivados de
petrleo movimenta caldeiras, automveis, avies etc.; a energia
eltrica ilumina nossas ruas e edifcios e aciona umgrande nmero de
aparelhos doms-ticos e industriais;
a energia qumica de pilhas e baterias fundamental para o
funcionamento de aparelhos port-teis (rdios, telefones celulares
etc.);
a energia nuclear, defendida por alguns e combatida por outros,
talvez se torne importante nofuturo.
Evoluo no aproveitamento dos ventos
O mesmo vento que move moinhosem alguns pases da Europa moveas
turbinas elicas (modernosgeradores de eletricidade).
A foto mostra prdios comerciais iluminados no horrio em
quepoucos funcionrios esto trabalhando. Assim, conclumos queocorre
desperdcio de energia.
Usina nuclear Angra I, Angra dos Reis, RJ
E, afinal, o que energia? difcil defini-la, por se tratar de
algo que no material, mas nem porisso duvidamos de sua existncia.
De fato, at hoje ningum viu a energia eltrica passando por um
fio,mas, mesmo assim, evitamos o contato direto com fios
desencapados.
Costuma-se dizer, de modo geral, que:
Energia a propriedade de um sistema que lhe permite realizar um
trabalho.
CID
GESTE
NGA/C
ID
DUDUCAV
ALC
ANTI
/ CID
DELFIM
MARTINS/P
ULS
AR
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7Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA
Enfim, reconhecemos a existncia da energia pelo efeito
(trabalho) que ela produz. Por exemplo: a energia trmica (calor)
pode realizar o trabalho de dilatar um corpo; a energia eltrica
(eletricidade) pode realizar o trabalho de movimentar um motor
eltrico; a energia qumica de uma exploso pode realizar o trabalho
de demolir um prdio.
4 CONCEITO DE QUMICA
Considerando os conceitos vistos nas pginas anteriores, podemos
agora dizer que:
Qumica o ramo da cincia que estuda: a matria; as transformaes da
matria; e a energia envolvida nessas transformaes.
O estudo que iniciamos agora visa detalhar e aprofundar cada um
desses tpicos.
5 A QUMICA EM NOSSO COTIDIANO
A Qumica (ou, melhor, a matria e suas transformaes) est sempre
presente em nosso dia-a-dia:nos alimentos, no vesturio, nos
edifcios, nos medicamentos, e assim por diante. No tm sentidocertas
propagandas que anunciam alimento natural sem Qumica, pois o prprio
alimento em si j uma mistura qumica.
Talvez o exemplo mais ligado a nosso cotidiano seja o
funcionamento de nosso prprio organismo.O corpo humano um
laboratrio em que ocorrem, durante todo o tempo, fenmenos
qumicosmuito sofisticados, a saber:
ingerimos vrios materiais: alimentos, gua, ar (pela respirao)
etc.; h muitas transformaes desses materiais, no estmago, nos
intestinos etc. auxiliadas porprodutos qumicos especficos
existentes no suco gstrico, na bile (do fgado) etc.;
h produo de energia, utilizada nas movimentaes de nosso corpo e
tambm para manter atemperatura do organismo em torno de 36-37 C
etc.;
h recombinao dos alimentos para a manuteno de nossos ossos,
tecidos, rgos etc.; aps inmeras transformaes, o organismo elimina
os produtos residuais, por meio das fezes,urina, suor etc.
Enfim, nesse processo da vida, notamos ainda um perfeito
entrosamento dos fenmenos queso estudados pela Qumica, Fsica,
Biologia e por novos ramos da cincia.
Uma das crticas mais constantes, na atualidade, a de que a
Qumica perigosa, responsvel portoda a poluio existente no mundo.
Isso no verdade. Seus produtos so projetados para serem teis
humanidade.O problema reside no mau uso desses produtos. Assim, por
exemplo, o petrleo til naproduo da gasolina, do diesel etc., mas
torna-se nocivo quando derramado nos mares, devido aosacidentes
martimos.
VEJA O QUE A FALTA DE ENERGIA PODE PROVOCAR
Em geral, s percebemos a importncia de alguma coisa, quando ela
nos falta. Na tarde de 14 deagosto de 2003, faltou energia eltrica
em Nova York e em grande parte da regio leste dos EstadosUnidos e
do Canad, durante aproximadamente 24 horas.O blecaute deixou 50
milhes de norte-americanos s escuras, sem elevadores, sem metr e
trens
eltricos, e sem comunicao telefnica. Milhares de pessoas
dormiram nas ruas.Sob forte onda de calor, os aparelhos de
ar-condicionado no funcionaram, os alimentos se deterioraram
nas geladeiras emuitos incndios foram provocados pelo uso de
velas.O prejuzo foi demilhes de dlares.
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O problema no est no uso, mas no abuso da utilizao dos produtos
qumicos. o que aconte-ce, por exemplo, com o uso excessivo de
carros para satisfazer o conforto da vida moderna, mas queacarreta
a poluio do ar das grandes cidades. Enfim, a culpa no da Qumica,
mas da ignorncia, daincompetncia ou da ganncia das pessoas que a
usam.
Em um lixo podem ser encontrados desde restosde comida at
materiais txicos e infectados.
Praia de Atafona, em So Joo da Barra, RJ, atingida pelosprodutos
qumicos da fbrica de celulose Cataguazes,de Minas Gerais, em
04/04/2003.
Note como importan-te conhecer a Qumica (e evi-dentemente outros
ramos dacincia) para compreendermelhor o mundo em que vi-vemos. O
conhecimento evi-tar que voc seja enganadopor produtos e
propagandas,tornando-se um cidado maisconsciente, e o levar,
semdvida, a evitar o consumoexcessivo de materiais e deenergia. Por
fim, o conheci-mento ir conscientiz-lo danecessidade de reciclagem
demateriais como o papel, o vi-dro, os metais etc.
Usina de reciclagem de lixo de Campinas, Estado de So Paulo.
ATIVIDADES PRTICAS PESQUISA
1a Identifique cinco produtos utilizados em sua casa
quecontenham componentes qumicos.
2a Procure saber por que h, nos postos, dois ou maistipos de
gasolina com preos diferentes.
3a Faa uma relao de equipamentos existentes em suacasa que
possuam chips eletrnicos.
CID
FBIO
MOTTA/ A
EMARCOSPERON/ K
INO
4a Compare os rtulos de vrios cremes dentais. Procu-re verificar
se h componentes qumicos em comum.
5a Imagine uma experincia para provar que o ar temmassa.
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9Captulo 1 PRIMEIRA VISO DA QUMICA
a) O que matria?
b) Como pode se apresentar a matria?
c) O que so separaes e para que servem?
d) O que so transformaes materiais?
e) O que se costumam realizar, especialmente, os cientistas, na
tentativa de separarare reconhecer alguns materiais e tentar
transform-los em novos produtos?
f) O que fenmeno fsico?
g) O que fenmeno qumico?
h) O que energia?
i) O que a Qumica estuda?
J) O que o abuso no uso de matria e energia pode causar ao
planeta?
EXERCCIOS
1 Cite trs materiais comuns retirados do solo.
2 Costuma-se dizer que a gua um lquido. Isso sempreverdade?
3 Cite trs materiais gasosos que voc conhece.
4 Como se costuma retardar o processo de enferrujamento,por
exemplo, de um porto de ferro?
5 Antigamente, tubos de ferro eram utilizados em instala-es de
gua nas residncias. Hoje preferem-se tubos deplstico. Por qu?
6 Por que so empregados aditivos nos alimentos?
7 De que modo o fogo ajudou os seres humanos primitivos?
8 Cite uma forma de produo de energia e uma de suasaplicaes.
9 Cite trs produtos normalmente encontrados no
lixodomiciliar.
10 Voc considera que a Qumica responsvel por toda apoluio
existente no planeta?
11 (Mackenzie-SP) A alternativa que contm um fenmenofsico
observado no dia-a-dia :a) a queima de um fsforo.b) o derretimento
do gelo.c) a transformao do leite em coalhada.d) o desprendimento
de gs, quando se coloca sal de
frutas em gua.e) o escurecimento de um objeto de cobre.
12 (UFPE) Considere as seguintes tarefas realizadas no dia-a-dia
de uma cozinha e indique aquelas que envolvem trans-formaes
qumicas.1) Aquecer uma panela de alumnio.2) Acender um fsforo.3)
Ferver gua.4) Queimar acar para fazer caramelo.5) Fazer gelo.a) 1,
3 e 4b) 2 e 4c) 1, 3 e 5d) 3 e 5e) 2 e 3
13 (UFPE) Em quais das passagens grifadas abaixo est ocor-rendo
transformao qumica?1) O reflexo da luz nas guas onduladas pelos
ventos
lembrava-lhe os cabelos de seu amado.2) A chama da vela
confundia-se com o brilho nos seus
olhos.3) Desolado, observava o gelo derretendo em seu copo
e ironicamente comparava-o ao seu corao.4) Com o passar dos
tempos comeou a sentir-se como
a velha tesoura enferrujando no fundo da gaveta.
Esto corretas apenas:a) 1 e 2b) 2 e 3c) 3 e 4d) 2 e 4e) 1 e
3
REVISO Responda emseu caderno
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10
LEITURA
A espaonave chamada PLANETA TERRA uma esfera com cerca de 12.600
km de dime-tro, que pesa cerca de 6 # 1021 toneladas e se des-loca
no espao com uma velocidade de aproxi-madamente 106.000 km/h. No
entanto, na vas-tido do universo, nosso planeta apenas umapartcula
de poeira. Essa espaonave carregamais de 6 bilhes de seres humanos
e um nme-ro enorme de vegetais e animais. Na verdade,todos os seres
vivos habitam apenas uma pel-cula da Terra, que se assemelha, em
propores, casca de uma ma. Essa pelcula uma regiodenominada
biosfera (do grego: bios, vida;sphaira, esfera). importante tambm
notar quetodos os seres vivos s existem custa do que retirado do ar
(atmosfera), da gua (hidrosfera)e do envoltrio slido (litosfera).
Do espao ex-terior, porm, nos chega a energia solar, sem a
O PLANETA TERRAqual no existiria na Terra a vida tal qual a
co-nhecemos.
A atmosfera formada principalmente por ni-trognio e oxignio. A
hidrosfera a capa degua que envolve a Terra. Encontra-se na
formaslida (gelo, nas altasmontanhas, nas geleiras, nosicebergs
etc.), na forma lquida (oceanos, rios, la-gos, gua subterrnea etc.)
ou na forma gasosa(como na umidade do ar, por exemplo). A
litosferaou crosta terrestre conhecida, com relativa preci-so,
somente at poucos quilmetros de profundi-dade. formada por rochas,
minerais, minrios etc.,onde aparecem, emmaior quantidade, o
oxignio,o silcio, o alumnio e o ferro.
Isso tudo de que a humanidade dispe parasobreviver. Portanto, no
gaste a Terra com con-sumos excessivos nem a torne uma lata de
lixocom demasiado desperdcio.
14 O que biosfera?
15 De onde so retirados todos os materiais necessrios vida
humana?
16 Qual a fonte de energia mais importante para a
huma-nidade?
17 (Enem-MEC) Se compararmos a idade do planeta Terra,avaliada
em quatro emeio bilhes de anos (4,5 # 109 anos),com a de uma pessoa
de 45 anos, ento, quando come-aram a florescer os primeiros
vegetais, a Terra j teria 42anos. Ela s conviveu com o homem
moderno nas lti-mas quatro horas e, h cerca de uma hora, viu-o
come-ar a plantar e a colher. H menos de um minuto perce-beu o rudo
de mquinas e de indstrias e, como denun-cia uma ONG de defesa do
meio ambiente, foi nessesltimos sessenta segundos que se produziu
todo o lixodo planeta!I. O texto acima, ao estabelecer uma paralelo
entre aidade da Terra e a de uma pessoa, pretende mostrarque:
a) a agricultura surgiu logo em seguida aos vegetais,perturbando
desde ento seu desenvolvimento.
b) o ser humano s se tornou moderno ao dominar aagricultura e a
indstria, em suma, ao poluir.
c) desde o surgimento da Terra, so devidas ao ser hu-mano todas
as transformaes e perturbaes.
d) o surgimento do ser humano e da poluio cerca dedez vezes mais
recente que o do nosso planeta.
e) a industrializao tem sido um processo vertiginoso,sem
precedentes em termos de dano ambiental.
II. O texto permite concluir que a agricultura comeoua ser
praticada h cerca de:
a) 365 anos c) 900 anos e) 460.000 anosb) 460 anos d) 10.000
anosIII. Na teoria do Big Bang, o Universo surgiu h cerca de
15 bilhes de anos, a partir da exploso e expansode uma densssima
gota.De acordo com a escala pro-posta no texto, essa teoria
situaria o incio do Univer-so h cerca de:
a) 100 anos c) 1.000 anos e) 2.000 anosb) 150 anos d) 1.500
anos
Atmosfera (ar)
Hidrosfera(a gua cobre 75%da superfcie terrestre)
Litosfera(crosta terrestre)
Atmosfera
Manto (rochas)
Crosta (litosfera)
+ 800 km
Superfcie 30 km
5.000 km
6.300 km
Ncleo(Fe, Ni)
Responda emseu cadernoQuestes sobre a leitura
Fonte: TEIXEIRA, Wilson, et. al. Decifrandoa Terra. Oficina de
Textos, So Paulo, 2001.
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CONHECENDO A MATRIA E SUASTRANSFORMAES2Captul
o
Apresentao do captulo
No captulo 1, falamos da matria e de suas transformaes, de um
modo muito superficial.Neste vamos aprofundar nossos conhecimentos
desse assunto. Falaremos sobre como amatria se apresenta aos nossos
olhos homognea e heterognea. o que chamamosde uma viso macroscpica
da matria.Estudaremos as chamadas mudanas de estado fsico da
matria. Veremos tambm os
processos que permitem separar os diferentes tipos de matria
existentes numa mistura atse chegar a vrias substncias isoladas
umas das outras. Falaremos, ainda, da medida depropriedades
caractersticas das substncias, como ponto de fuso, ponto de
ebulio,densidade etc., que permitem distinguir uma substncia de
outra.
Erupo do vulco Etna. Siclia, Itlia, 2001.
Tpicos do captulo
1 Como a matria se apresenta:homognea? heterognea?
2 Fases de um sistema
3 Como a matria se apresenta:pura? misturada?
4 Transformaes da gua
5 As observaes e as experinciasna cincia
6 Substncia pura (ou espciequmica)
7 Processos de separao demisturas
8 Aprendendo mais sobre olaboratrio de Qumica
9 A segurana nos laboratriosde Qumica
Leitura: O ciclo da gua na Terra
GIUSEPPEGIORCELLI /
CID
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1 COMO A MATRIA SE APRESENTA: HOMOGNEA? HETEROGNEA?
Quando observamos e estudamos uma poro limitada da matria,
passamos a cham-la desistema em estudo. Veremos ento que alguns
sistemas se apresentam uniformes, como a gua lmpida,o leite, um
fragmento de ouro etc., e outros no-uniformes, como uma pedra que
possui pontos clarose pontos escuros, um pedao de madeira com veios
de diferentes cores etc. Em decorrncia dessasobservaes, surgiu a
seguinte classificao:
sistemas homogneos: os que se apresentam uniformes e com
caractersticas iguais em todos osseus pontos;
sistemas heterogneos: os que no se apresentam uniformes nem tm
caractersticas iguais emtodos os seus pontos.
importante notar que o critrio de diferenciao entre homogneo e
heterogneo relativo,pois depende da aparelhagem de que dispomos
para nossas observaes. Assim, medida que vosendo construdos
microscpios mais potentes, vamos notando que muitos sistemas que
nos pareciamhomogneos so, na realidade, heterogneos. Agora, voc j
comea a compreender por que a cinciaexige, muitas vezes, o uso de
aparelhos sofisticados.
2 FASES DE UM SISTEMA
Considere os exemplos abaixo:
A gua lmpida um exemplode sistema homogneo.
Tronco de rvore seccionado, no qual se vem veios dediferentes
cores. Exemplo de sistema heterogneo.
leo de cozinha flutuando sobregua (h duas pores lquidas
ehomogneas).
Se voc observar cuidadosamente um pedaode granito, ver trs pores
slidas ehomogneas.
JAVIERJA
IME/ C
ID
CID
JAVIERJA
IME/ C
ID
JOSJU
ANBALB
UENA/C
ID
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13Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
Em um sistema heterogneo, as pores homogneas so denominadas
fases. No exemplo dosistema gua/leo, temos duas fases lquidas; no
caso do granito, temos trs fases slidas (o conjuntodos pontos
brilhantes, o conjunto dos pontos escuros e a massa
acinzentada).
Assim, quanto ao nmero de fases, os sistemas so classificados
como:
sistemas monofsicos tm uma nica fase (logo, so homogneos);
sistemas polifsicos possuem mais de uma fase (portanto, sempre
heterogneos).
Os sistemas polifsicos podem ser bifsicos (formados por duas
fases, como o sistema gua/leo),trifsicos (como o granito), e assim
por diante.
3 COMO A MATRIA SE APRESENTA: PURA? MISTURADA?
Comparando um copo com gua pura (isto , que no contenha mistura)
com um copo com guae acar, totalmente dissolvido, nossa viso no ir
notar nenhuma diferena, mas, pelo paladar, perce-bemos a diferena
entre uma e outra. Note que:
pela viso, distinguimos os materiais homogneos dos heterogneos;
pelo paladar, distinguimos salgado, doce, azedo ou amargo; pelo
olfato, percebemos desde um perfume at um odor extremamente
desagradvel.
OBSERVAES
muito importante no confundir as fases com os componentes
existentes em um sistema. Assim, noexemplo ao lado, temos:
a) trs fases uma slida, que o gelo; outra fase slida, que o sal
no-dissolvido; e uma fase lquida, formada pelo sal dissol-vido e
pela prpria gua;
b) apenas dois componentes a gua (lquida ou na forma degelo) e o
sal (dissolvido ou depositado no fundo do recipiente).
tambm importante notar que uma fase pode estar subdividi-da em
muitas pores. Se tivermos, por exemplo, um sistemaformado por gua
lquida e cinco pedaos de gelo, teremos, mes-mo assim, apenas duas
fases: uma lquida (a gua) e outra slida(que o gelo).
Gelo
gua salgada
Sal no-dissolvido
gua pura(incolor etransparente)
gua com acar(incolor etransparente)
H diferena?
As propriedades que impressionam nossos sentidos so chamadas
propriedades organolpticas.Considerando que nunca se deve provar ou
cheirar substncias desconhecidas, pois isto pode at
representar risco de morte, a Cincia desenvolveu aparelhos e
medidas com essa finalidade, comoveremos ainda neste captulo.
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Resumindo o que foi dito at agora, chegamos ao seguinte
esquema:
Matria
Sistema homogneo(uma s fase)
Substncia pura(um s componente)
Mistura homogneaou soluo (mais deum componente)
Mistura heterognea
Substncia pura (umcomponente em formas
slida, lquida ougasosa, diferentes)
Sistema heterogneo(mais de uma fase)
ATENO: No cheire nem experimente substnciaalguma utilizada nesta
atividade.
Materiais
1 copo de vidro ou de plstico transparente 1 colher (de caf) de
sal de cozinha 1 colher (de caf) de areia 1 colher (de caf) de acar
1 colher (de caf) de raspas de giz 1 colher (de caf) de limalha de
ferro 1 colher (de caf) de tinta guache 1 cubo de gelo gua 1 colher
de sopa
Procedimento
Coloque gua at a metade do copo e adicione o sal. Agite bem.
ATIVIDADES PRTICAS
Observe o que acontece e anote, em seu caderno, todosos dados
observados experimentalmente (nmero decomponentes utilizados, nmero
de fases observadas).
Repita o procedimento com a areia, o acar, as raspasdegiz, a
limalha de ferro, a tinta guache e o cubodegelo.
Analise os dados coletados e classifique os sistemas eas
misturas em homogneos e heterogneos, apon-tando o nmero de fases e
de componentes de cadaum dos sistemas.
Perguntas
1) Quais sistemas voc classificou como homogneo equais como
heterogneo?
2) Quais misturas voc classificou como homognea equais como
heterognea?
3) Se um sistema apresenta duas fases, voc pode afir-mar que
esse sistema uma mistura heterognea?Por qu?
a) O que sistema?
b) O que sistema homogneo?
c) O que sistema heterogneo?
d) O que so fases?
e) Como denominado um sistema com duas fases? E com trs
fases?
f) O que so propriedades organolpticas?
g) Quantos componentes uma substncia pura apresenta?
h) Quantos componentes formam uma mistura?
i) O que soluo?
REVISO Responda emseu caderno
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15Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
1 (Ufac) A mistura de gua e lcool :a) homognea gasosa.b)
heterognea lquida.c) homognea lquida.d) heterognea slida-lquida.e)
simples.
2 (UFSM-RS) Considere as misturas:I. areia e guaII. sangueIII.
gua e acetonaIV. iodo dissolvido em lcool etlicoClassificam-se como
homogneas:a) apenas I e II.b) apenas I e III.c) apenas II e IV.d)
apenas III e IV.e) apenas I, II e III.
3 (Ufes) Em um sistema, bem misturado, constitudo deareia, sal,
acar, gua e gasolina, o nmero de fases :a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e)
6
4 (Ufes) Observe a representao dos sistemas I, II e III eseus
componentes. O nmero de fases em cada um ,respectivamente:
5 (UCDB-MS) Em um laboratrio de Qumica foram prepa-radas as
seguintes misturas:I. gua /gasolinaII. gua/salIII. gua/areiaIV.
gasolina/salV. gasolina/areiaQuais dessas misturas so homogneas?a)
Nenhuma. c) II e III. e) II e IV.b) Somente II. d) I e II.
6 (Mackenzie-SP) Constitui um sistema heterogneo amis-tura
formada de:a) cubos de gelo e soluo aquosa de acar (glicose)b)
gases N2 e CO2c) gua e acetonad) gua e xarope de groselhae)
querosene e leo dieselObservao: Os gases sempre formam misturas
homo-gneas.
7 Misturando, agitando bem e deixando um certo tempoem repouso,
diga quantas fases surgiro em cada umdos sistemas:a) gua e lcoolb)
gua e terc) gua, lcool e acetonad) gua, lcool e mercrioe) gua,
gasolina e areia
8 (UGF-GO)No sistema representado pela figura a seguir, osnmeros
de fases e componentes so, respectivamente:a) 2 e 2b) 2 e 3c) 3 e
2d) 3 e 3e) 3 e 4
I IIIII
leo, gua egelo
gua gaseificadae gelo
leo, gelo, guasalgada e granito
a) 3, 2 e 4 c) 2, 2 e 4 e) 3, 3 e 6b) 3, 3 e 4 d) 3, 2 e 5
leo
Cubos de gelo
gua
4 TRANSFORMAES DA GUA
Observamos, em nosso cotidiano, que o gelo derrete sob a ao do
calor, transformando-se emgua, e que a gua ferve, sob a ao de calor
mais intenso, transformando-se em vapor dgua.
Gelo (slido)
Calor
gua (lquido)
gua (vapor)
Chaleira
A nuvem branca formada porgotculas de gua lquida emsuspenso no
ar.
EXERCCIOS Registre as respostasem seu caderno
EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostasem seu caderno
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O esquema resume as seguintes definies: Fuso a passagem do
estado slido para o lquido. Solidificao o inverso.
Vaporizao a passagem do estado lquido para o gasoso (gs ou
vapor).
Evaporao a vaporizao lenta, que ocorre na superfcie do lquido,
sem agitao nemsurgimento de bolhas.
Ebulio a vaporizao rpida, com agitao do lquido e aparecimento de
bolhas.
Calefao uma vaporizao muito rpida, com gotas do lquido pulando
em contato comuma superfcie ultra-aquecida.
Liquefao ou Condensao a passagem do gs ou vapor para o estado
lquido.
Sublimao a passagem do estado slido diretamente para o gasoso (e
menos freqentementeusada para a transformao inversa).
Se acompanharmos as mudanas dos estados fsicos da gua, com um
termmetro que permitaregistrar as temperaturas durante o processo
de aquecimento, ao nvel do mar, iremos notar que: o gelopuro
derrete a 0 C (temperatura ou ponto de fuso do gelo) e a gua pura
ferve a 100 C (temperaturaou ponto de ebulio da gua).
" calor " calor
Gelo gua lquida gua em ebulio
MAURICIO
DESOUSAPRODUESLTDA.
Esses trs estados slido, lquido e gasoso so chamadas de estados
fsicos ou estados deagregao da matria, e as transformaes de um
estado para outro so denominadas mudanasde estado fsico da matria.
Essas mudanas recebem os nomes gerais mostrados no esquema
abaixo.
SLIDO(ex.: gelo)
LQUIDO(ex.: gua)
Fuso
Solidificao
GS ou VAPOR(ex.: vapor de gua)
Sublimao
Liquefao(condensao)
Vaporizao(evaporao)(ebulio)
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17Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
Se estas observaes forem transportadas para um grfico, teremos o
chamado diagrama demudana de estados fsicos.
Neste grfico notamos dois trechos horizontais (dois patamares).
O primeiro patamar do grficoexprime o fato de que a fuso do gelo
ocorre temperatura constante de 0 C, que a temperatura defuso ou
ponto de fuso (P.F.) do gelo. Do mesmomodo, o segundo patamar
indica que a ebulio dagua ocorre temperatura constante de 100 C,
que a temperatura de ebulio ou ponto deebulio (P.E.) da gua.
No resfriamento da gua, o grfico ser invertido:
Temperatura (C)
Neste trechos existegelo (slido),cuja temperaturaest
subindo.
Trecho defuso:coexistemgelo e guaem temperaturaconstante (0
C).
Neste trechos existegua (lquido),cuja temperaturaest
subindo.
Trecho deebulio:coexistemgua e vaporem temperaturaconstante(100
C).
Neste trechos existevapor d'gua,cuja temperaturaest subindo.
Gelo
Gelo + gua
gua
gua + vapor Vapor
d'gua
Tempo
Incio d
a fuso
(0C)
Fimda
ebuli
o (100
C)
Incio d
a ebul
io (1
00C)
Fimda
fuso
(0C)
P.E. = 100 C(temperaturade ebulio)
P.F. = 0 C(temperaturade fuso)
Se tivermos umamistura (ou substncia impura), os patamares
mostrados acima no sero maisencontrados. Assim, por exemplo, uma
mistura de gua e sal ter um intervalo (ou faixa) de fusoabaixo de 0
C e um intervalo (ou faixa) de ebulio acima de 100 C, ao nvel do
mar, como sev abaixo.
Temperatura (C)
100 C
0 C
Gelo
Ebulio
Tempo
Fuso gua
Vapor
Tempo
Vapor Condensao
gua Solidificao
Gelo
Temperatura (C)
Temperatura
Final da ebulioIncio da ebulio
Final da fusoIncio da fuso
Tempo
Faixa de fuso
Faixa deebulio
Aquecimento da gua Resfriamento da gua
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Existem misturas especiais que acabam se comportando como se
fossem susbtncias puras, diantedos fenmenos de fuso/solidificao ou
de ebulio/condensao. No primeiro caso, temos umamistura euttica
(ou, simplesmente, um euttico), que se funde/solidifica em
temperatura cons-tante (como no caso da liga metlica que contm, em
massa, 62% de estanho e 38% de chumbo,que se funde temperatura
constante de 183 C); no segundo caso, temos umamistura
azeotrpica(ou, simplesmente, um azetropo), que ferve/se condensa em
temperatura constante (como ocor-re com a mistura contendo, em
volume, 96% de lcool comum e 4% de gua, que ferve tempera-tura
constante de 78,1 C).
OBSERVAO
Para finalizar, devemos fazer uma generalizao importante: tudo o
que acabamos de explicarpara a gua pura ocorre tambm com outros
materiais puros. De fato, ao nvel do mar, cada lquido(lcool,
acetona etc.) e tambm cada slido (como osmetais chumbo, ferro
etc.), desde que puros, irose fundir e ferver em temperaturas bem
definidas. Ao nvel do mar, por exemplo, temos:
Substncia Ponto de fuso (C) Ponto de ebulio (C)
lcool #114,1 "78,5
Acetona #94,0 "56,5
Chumbo "327,0 "1.740,0
Ferro "1.535,0 "2.750,0
9 (Univali-SC) Resfriando-se progressivamente gua desti-lada,
quando comear a passagem do estado lquido parao slido, a
temperatura:
a) permanecer constante, enquanto houver lquido pre-sente.
b) permanecer constante, sendo igual ao ponto decondensao da
substncia.
c) diminuir gradativamente.d) permanecer constante, mesmo depois
de todo lqui-
do desaparecer.e) aumentar gradativamente.
10 (Vunesp) O naftaleno, comercialmente conhecido comonaftalina,
empregado para evitar baratas em roupas, fundeem temperaturas
superiores a 80 C. Sabe-se que boli-nhas de naftalina, temperatura
ambiente, tm suasmassas constantemente diminudas, terminando por
de-saparecer sem deixar resduo. Essa observao pode serexplicada
pelo fenmeno da:a) fuso.b) sublimao.c) solidificao.d) liquefao.e)
ebulio.
a) O que estado fsico (ou de agregao) da matria? Quais so esses
estados?
b) O que mudana de estado fsico (ou de agregao)?
c) O que fuso?
d) O que vaporizao?
e) O que liquefao?
f) O que solidificao?
g) O que sublimao?
REVISO Responda emseu caderno
EXERCCIOS Registre as respostasem seu caderno
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rodu
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doCd
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19Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
11 (UCDB-MS) Uma substncia slida aquecida continua-mente. O
grfico a seguirmostra a variao da tempera-tura (ordenada) com o
tempo (abscissa):
Pela anlise dos dados da tabela, medidos a 1 atm,podemos afirmar
que, temperatura de 40 Ce1 atm:a) o ter e o etanol encontram-se na
fase gasosa.b) o ter encontra-se na fase gasosa e o etanol na
fase lquida.c) ambos encontram-se na fase lquida.d) o ter
encontra-se na fase lquida e o etanol na
fase gasosa.e) ambos encontram-se na fase slida.
Resoluo
Vamos transportar os dados do problema para umesquema
representando a temperatura dada (40 C)e os pontos de fuso e de
ebulio do etanol e doter etlico.O ponto de fuso, o ponto de ebulio
e o tempo duran-
te o qual a substncia permanece no estado lquido
so,respectivamente:a) 150, 65 e 5 d) 65, 150 e 5b) 65, 150 e 25 e)
65, 150 e 10c) 150, 65 e 25
12 (UFPA)Dado o diagrama de aquecimento de ummaterial:
150
50
100
10 20 30
Temperatura (C)
Tempo (min)
A alternativa correta :a) o diagrama representa o aquecimento de
uma subs-
tncia pura.b) a temperatura no tempo zero representa o
aqueci-
mento de um lquido.c) 210 C a temperatura de fuso do material.d)
a transformao de X para Y um fenmeno qumico.e) 80 C a temperatura
de fuso do material.
200210
80
10
Temperatura (C)
Tempo (min)
Slido
Lquido
Faixa de temperatura
VaporY
X
Exerccio resolvido
Etanol #117 78
ter etlico #116 34
Ponto deebulio (C)
Substncia Ponto de fuso(C)
13 (Mackenzie-SP)
Veja que a linha tracejada horizontal corresponden-te a 40 C
corta a linha do etanol na regio do lqui-do e a linha do ter etlico
na regio do gasoso.Alternativa b
Qual o estado fsico dessas substncias
temperaturaambiente?Observao: Considere 20 C como a temperatura
am-biente.
Oxignio #218,4 #183
Fenol 43 182
Pentano #130 36,1
Ponto defuso (C)
Ponto deebulio (C)
14 (Fuvest-SP) Considere a tabela a seguir:
Temperatura
40 C(temperatura
dada)
Etanolteretlico
P.E. % 34 C
P.E. % 78 C
P.F. % #116 CP.F. % #117 C
Gasoso
Gasoso
Lquido
Lquido
Slido
Slido
15 (PUC-MG) Numa praia, em pleno vero, um estudante de Qumica
observou que o carrinho de picol usava gelo-secopara retardar o
degelo dos picols. Pediu vendedora um pedao do gelo e colocou-o num
copo com gua, ocorrendoformao de fumaas brancas. Observou-se ento o
fenmeno de:a) evaporao. c) fuso. e) liquefao.b) sublimao. d)
gaseificao.
EXERCCIOS COMPLEMENTARES Registre as respostasem seu caderno
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20
5 AS OBSERVAES E AS EXPERINCIAS NA CINCIA
5.1. Medies: o cotidiano e o cientfico
Como conseqncia do que foi explicado no item anterior, podemos
agora dizer que: verificar que o gelo derrete e a gua ferve, sob a
ao do calor, uma observao do cotidiano; verificar que, ao nvel do
mar, o gelo puro derrete a 0 C e a gua pura ferve a 100 C
umaobservao cientfica (feita por meio de uma experincia
controlada).
Note que, na cincia, tenta-se levar em considerao todos os
fatores que podem influir nos resul-tados da experincia (ao nvel do
mar, gelo puro, gua pura etc.). Assim, qualquer pessoa poderepetir
a experincia e chegar aos mesmos resultados (e acreditar no que foi
dito).
16 (UGF-RJ) O aquecimento global j apresenta sinais vis-veis em
alguns pontos do planeta. Numa ilha do Alasca,na Aldeia de
Shishmaret, por exemplo, as geleiras j de-moram mais a congelar, no
inverno; descongelam maisrpido, na primavera, e h mais icebergs.
Desde 1971, atemperatura aumentou, em mdia, 2 C.Asmudanas de
estados descritas no texto, so, respecti-vamente:a) solidificao e
fuso.b) solidificao e condensao.c) sublimao e solidificao.d)
solidificao e ebulio.e) fuso e condensao.
17 (Cesgranrio-RJ)Um cientista recebeu uma substncia
des-conhecida, no estado slido, para ser analisada. O grfi-co
abaixo representa o processo de aquecimento de umaamostra dessa
substncia.
a) slido, lquido, gasoso e lquido.b) lquido, slido, lquido e
gasoso.c) lquido, gasoso, lquido e slido.d) gasoso, lquido, gasoso
e slido.e) slido, gasoso, lquido e gasoso.
Analisando o grfico, podemos concluir que a amostraapresenta:a)
durao da ebulio de 10 min.b) durao da fuso de 40 min.c) ponto de
fuso de 40 C.d) ponto de fuso de 70 C.e) ponto de ebulio de 50
C.
18 (Mackenzie-SP) As fases de agregao para as substnciasabaixo,
quando expostas a uma temperatura de 30 C,so, respectivamente:
Temperatura (C)
Tempo (min)
20
40
60
80
100
20 6040
10
30
50
70
90
10 30 50
Exerccio resolvido
19 (Unifor-CE) Na fuso, uma substncia pura passa:a) de
dissolvidaparaprecipitada, absorvendo energia.b) do estado lquido
para o slido, liberando energia.c) do estado gasoso para o slido,
liberando energia.d) do estado slido para o lquido, liberando
energia.e) do estado slido para o lquido, absorvendo
energia.
Resoluo
Lembre-se de que, para derreter ou vaporizar ummaterial,
precisamos fornecer calor (energia), que ,ento, absorvido pelo
material (dizemos que atransformao endotrmica).Na seqncia inver-sa,
isto , na condensao e solidificao, o materialnos devolve a energia
que lhe fora fornecida (e atransformao dita
exotrmica).Esquematicamente, temos:
20 (UFSM-RS) Com relao aos processos de mudana deestado fsico de
uma substncia, pode-se afirmar que soendotrmicos, isto , absorvem
energia:a) vaporizao, solidificao, liquefao.b) liquefao, fuso,
vaporizao.c) solidificao, fuso, sublimao.d) solidificao, liquefao,
sublimao.e) sublimao, fuso, vaporizao.
Slido LquidoGs ouvapor
A transformao absorveenergia (endotrmica).
A transformao liberaenergia (exotrmica).
Alternativa e
mercrio #38,87 356,9
amnia #77,7 #33,4
benzeno 5,5 80,1
naftaleno 80,0 217,0
Ponto de ebulio(C) (1 atm)
Materiais Ponto de fuso(C) (1 atm)
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21Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
Na vida diria usamos vrias medies para controlar, por exemplo,
as relaes comerciais decompra e venda, nosso estado de sade, e
assim por diante. Exemplificando: tecidos so vendidos ametro (m);
refeies so cobradas a quilogramas (kg); velocidades so controladas
em quilmetrospor hora (km/h); a massa de nosso corpo um dos ndices
de sade; at o ritmo de nossa vida controlado em dias, horas,
minutos etc.
No campo da cincia asmedies so ainda mais
importantes.Medimosmassa, volume, tempera-turas e inmeras outras
grandezas. Aqui definimos:
Grandeza tudo aquilo que pode ser medido.
Lembre-se tambm de que, na experincia de fuso do gelo e
vaporizao da gua, as temperatu-ras foram medidas com o auxlio da
unidade graus Celsius (C). Generalizando, dizemos que:
Unidade uma grandeza escolhida arbitrariamente como padro.
Em cincia so usadas, de preferncia, as unidades do chamado
Sistema Internacional de Unida-des (SI).
Veja alguns exemplos do SI: a unidade de tempo o segundo (s):
seusmltiplos so ominuto (1 minuto % 60 segundos), ahora (1 hora %
60 minutos) etc.;
a unidade demassa o quilograma (kg): ummltiplo usual a tonelada
(1 tonelada% 1.000 kg);um submltiplo usual o grama (1 grama % 0,001
ou 10#3 kg);
a unidade de comprimento ometro (m): ummltiplo usual o quilmetro
(1 km% 1.000 ou103 metros); um submltiplo usual o centmetro (1 cm %
0,01 ou 10#2 metros).
So derivadas do comprimento as unidades de: rea, por exemplo: 1
centmetro quadrado (1 cm2): 1 cm
1 cm
1 cm
1 cm
1 cm
No caso das medidas de volume tambm usamos o litro (1 litro %
1.000 cm3) e o mililitro(1 mililitro % 1 cm3 % 0,001 ou 10#3
litros).
volume, por exemplo: 1 centmetro cbico (1 cm3):
Os velocmetros indicam a velocidade escalar instantnea. Para
medir a massa dos corpos, utilizam-se balanas.LE
VYMENDESJR CID
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Por fim, devemos lembrar que asmedies s so possveis com o auxlio
de aparelhos (instrumen-tos) convenientes. Tanto no dia-a-dia como
na cincia esses instrumentos vm evoluindo atravs dostempos. Assim,
usamos:
relgios cada vez mais precisos para medir o tempo;
Ampulheta. Relgio gtico do sculo XV. Relgio digital de
pulso.
balanas cada vez mais precisas para medir as massas.
Balana romana. Balana de dois pratos. Balana eletrnica.
2003
TRIBUNEMEDIA
/ INTE
RCONTINENTA
LPRESS
GARCIA-PELA
YO/ C
ID
ORONOZ
JAVIERJA
IME/ C
ID
JAVIERJA
IME/ C
ID
MAT
TON.B
ILD,S
.L. /CID
GARCIA-PELA
YO/ C
ID
O MAGO DE ID PARKER & HART
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23Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
5.2. Uma medio importante: a densidade
Para satisfazer as exigncias da vida diria (e tambm da cincia),
novas medies foram criadas,ao longo do tempo.No cotidiano comum
dizermos, por exemplo, que o chumbo pesamais do quea madeira. No
entanto, 1 kg de chumbo afunda, enquanto 1 kg de madeira flutua na
gua. fcilperceber, porm, que tal comparao s se torna justa e
racional quando feita entre volumes iguais:
As medies so to importantes na cincia que o cientista William
Thomson (Lord Kelvin,1824-1907) disse: Afirmo muitas vezes que, se
voc medir aquilo de que est falando e expressarem nmeros, voc
conhece alguma coisa sobre o assunto;mas, quando voc no o pode
exprimir emnmeros, seu conhecimento pobre e insatisfatrio.
Surge dessa comparao o conceito de densidade dos materiais,
entendida como a massa dospedaos iguais (volumes iguais) dos vrios
materiais (no exemplo acima, pequenos cubos de volumeigual a 1
cm3). Matematicamente, essa idia corresponde seguinte definio:
Densidade o quociente da massa pelo volume domaterial (a uma
dada temperatura).
Essa definio expressa pela seguinte frmula:
m % massa da substncia (em g)d m
V% sendo V % volume da substncia (em cm3 ou mL)
d % densidade (em g/cm3 ou em g/mL)
1 cm3 de madeirapesa entre 0,60 ge 0,80 g.
1 cm3 de guapesa 1 g.
1 cm3 de ferropesa 7,86 g.
1 cm3 de chumbopesa 11,40 g.
Tanto um iceberg quantoum navio (ambos commilhares de
toneladas)flutuam na gua.
2003
KINGFE
ATURES/INTE
CONTINENTA
LPRESS
CID
CID
CROCK, O LEGIONRIO BILL RECHIN & DON WILDER
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Um caso particular importante o da medio das densidades dos
lquidos, que feita diretamentepelos densmetros. Esse instrumento um
tubo de vidro, como mostrado a seguir, cuja parte inferior mais
larga e pesada do que a superior, que consiste em uma haste
graduada em densidades. Coloca-do num lquido o densmetro afunda
mais oumenos, e a graduao da haste, que coincide com o nvellquido,
d diretamente a densidade do lquido.
Os densmetros so usados, por exemplo, em postosde gasolina, para
medir a densidade do lcool vendido; emcooperativas de leite, para
comprovar a qualidade do leitenegociado, e assim por diante.
guad % 1,0 g/mL
31
21
11
01
90
31
21
11
01
90
Soluo dabateria deautomvelcarregada
d % 1,3 g/mL
(A) (B)
importante ainda observar que a densidade varia com a
temperatura, pois o volume de umcorpo muda de acordo com a
temperatura, embora a massa permanea a mesma. Por isso, impor-tante
que, em informaes cientficas, se expresse, por exemplo, que a
densidade do chumbo de11,34 g/cm3, a 20 C.
5.3. A importncia dos grficos no dia-a-dia
muito comum e importante expressar o resultado de nos-sas medies
por meio de grficos. Ao lado, por exemplo, temoso grfico que mostra
a variao da densidade da gua com atemperatura.
O densmetro (localizado na parte central da foto) confere a
densidade dolcool, em um posto de abastecimento.
Lactodensmetro utilizado para medira densidade do leite.
O densmetro indicado na figura A flutua na gua de modo que sua
escalamarca 1,0 g/mL (densidade da gua pura) na superfcie do
lquido.
O densmetro da figura B flutua numa soluo de bateria de
automvelcarregada de modo que sua escala marca 1,3 g/mL (densidade
dasoluo de bateria carregada). O lquido da bateria uma soluo
de cido sulfrico em gua, apresentando densidade maior que a
gua.
d (g/cm3)
T (C)
1,0000
0,9999
0,9998
0,9997
0,99960 2 4 6 8 10
EDUARDOSANTA
LIESTR
A
LUIZANTO
NIO
DASILVA
/CID
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-
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25Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
Diariamente encontramos, nos jornais e nas revistas, uma srie de
grficos mostrando relaesentre fatos do nosso cotidiano.
1973 1979 1985 1991 1995 1996 1997 1998 1999
20
50
70
90
10
30
60
40
45,8
36,0
57,9
30,9 29,3 29,233,1 33,3 30,3
9,8 9,6
31,736,1
40,245,6
48,8
58,065,3
27,0
67,562,6
65,471,2
76,481,8
89,4 92,7
80
100Em milhes de m3
BRASIL: EVOLUO DO SETOR DE PETRLEO 1973-1999
Consumo
Importao
Produo
COMPOSIO QUMICA DA CROSTA TERRESTRE
45,2
1,7 1,00,7
% do peso total
27,4
8,0
5,8
5,12,8
2,3
Oxignio (O)
Silcio (Si)
Alumnio (Al)
Ferro (Fe)
Clcio (Ca)
Magnsio (Mg)
Sdio (Na)
Potssio (K)
Titnio (Ti)
Outros
EMISSES ANUAIS, NA ATMOSFERA, DE CARBONO E CFC
CarbonoMilhes de toneladas
CFCMil toneladas
100500
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
0
20
40
60
80
100
120
6.50
0
5.00
0
4.00
0
3.00
0
672
595
289
120
100
100
44
12 10
6
frica
Regies
Amrica do Sul
Amrica do Norte e Central
sia
Antiga URSS
Oceania
Europa
Grfico de linhas
Fontes: Ministrio das Minas eEnergia; Almanaque Abril 2001.So
Paulo: Abril, 2001. p. 83.
Grfico de setores (ou de pizza)
Fonte: THE OPEN UNIVERSITY.Os recursos fsicos da Terra.Bloco 1
Recursos, economia egeologia: uma introduo.Campinas: Unicamp, 1994.
p. 33.(Srie Manuais)
Grfico de barras (ou de colunas)
Fonte: NAGLE, Garret e SPENCER, Kris. Advanced geography.
Oxford: Oxford University Press, 1997. p. 137.
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Exerccio resolvido
21 Uma lata contm 450 gramas (g) de leite em p.Qual a massa do
produto em quilogramas (kg)?
Resoluo
Sabendo que 1 kg equivale a 1.000 g, temos:
22 Uma cadeira pesa 8,5 kg. Qual sua massa em gramas?
23 Faa as seguintes transformaes:a) 20 g em quilogramas (kg)b)
15 g em miligramas (mg)c) 2,5 toneladas (t) em gramas (g)
24 Quantos gramas de medicamento existem numa caixacontendo 50
comprimidos de 200 mg cada um?
Exerccio resolvido
25 A quantos mL (ou cm3) corresponde o volume de3,5 litros de
gua?
Resoluo
Sabendo que 1 litro (L) corresponde a 1.000 mL(ou cm3),
temos:
26 Quantos litros de gasolina transporta um caminho com4,5 m3 do
combustvel? (Dado: 1 m3 % 1.000 litros.)
27 Faa as seguintes transformaes:a) 1,82 litros em mililitrosb)
250 cm3 em litrosc) 15 L em m3
1.000 g 1 kg
450 g xx % 0,450 kg
1 L 1.000 mL
3,5 L xx % 3.500 mL
a) O que grandeza?
b) O que unidade?
c) Quais so as unidades de tempo, massa e comprimento no Sistema
Internacional deUnidades (SI)?
d) Quais so as unidades usuais de volume?
e) O que densidade?
REVISO Responda emseu caderno
ATIVIDADES PRTICAS
EXERCCIOS Registre as respostasem seu caderno
ATENO: No cheire nem experimente substnciaalguma utilizada nesta
atividade.
1a
Materiais 1 copo grande (ou um frasco de vidro), de boca largaou
de plstico transparente, com capacidade para300 mL ou mais 1 jarra
medidora 1 colher de sopade sal de cozinha 1 ovo gua
Procedimento Coloque cerca de 200mL de gua no copo e
adicione,cuidadosamente, o ovo. Observe e faa um desenho,em seu
caderno, do que acontece. Retire o ovo do copocom gua com cuidado.
Adicione o sal ao copo comgua. Agite bem e recoloque o ovo no copo.
Observee faa, em seu caderno, um desenho do que acontece. Analise
as observaes e os desenhos feitos.
Perguntas
1) No incio, utilizando apenas a gua e o ovo, quemapresentou
maior densidade?
2) O ovo permaneceu na mesma posio inicial quandofoi adicionado
sal gua? O que mudou? Por qu?
3) O que poderia ser alterado para que o ovo ficasse nomeio da
soluo?
2a
Materiais 1 canudinho de refrigerante massa demodelar 1
copocontendo 100 mL de gua 1 copo contendo 100 mLde leo 1 copo
contendo 100mL de vinagre 1 canetade retroprojetor ou pedaos de
fita adesiva
Procedimento Tampe bem a extremidade do canudinho com umabolinha
de massa de modelar (este ser o seudensmetro). Mergulhe seu
densmetro no copo con-tendo gua. Faa uma marca no copo, com a
canetaou a fita adesiva, da posio em que a bolinha se en-contra.
Observe e faa um desenho em seu cadernodo que acontece. Repita o
mesmo processo para oscopos contendo leo e vinagre. Analise as
observa-es e os desenhos feitos.
Perguntas
1) Asmarcaes feitas nos copos foram iguais? Por qu?
2) Compare, por meio da leitura de seu densmetro, asdensidades
da gua, do leo e do vinagre.
3) Poderamos dizer que o ovo, no experimento ante-rior,
funcionou como um densmetro? Por qu?
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27Captulo 2 CONHECENDO A MATRIA E SUAS TRANSFORMAES
30 (UFU-MG) Em condies ambientes, a densidade domercrio de
aproximadamente 13 g/cm3. Amassa des-se metal, da qual um
garimpeiro de Pocon (MT) neces-sita para encher completamente um
frasco de meio litrode capacidade, de:a) 2.600 g c) 4.800 g e)
7.400 gb) 3.200 g d) 6.500 g
32 (Mackenzie-SP) No preparo de uma limonada em duasetapas,
foram feitas as seguintes observaes:
28 (Osec-SP) Densidade uma propriedade definida pelarelao:a)
massa/presso d) presso/temperaturab) massa/volume e)
presso/volumec) massa/temperatura
Exerccio resolvido
29 (FMU/Fiam-Faam/Fisp-SP)Um vidro contm 200 cm3
de mercrio de densidade 13,6 g/cm3. A massa demercrio contido no
vidro :a) 0,80 kg c) 2,72 kg e) 6,8 kgb) 0,68 kg d) 27,2 kg
Resoluo
Dizer que a densidade do mercrio 13,6 g/cm3
significa dizer que 1 cm3 de mercrio pesa 13,6 g.Da surge a
relao:
1 cm3 mercrio 13,6 g
200 cm3 mercrio x
x % 2.720 gou 2,72 kg
Alternativa c
Exerccio resolvido
31 (UFPE) Para identificar trs lquidos de densida-des 0,8, 1,0 e
1,2 o analista dispe de uma pe-quena bola de densidade 1,0.
Conforme a posiodas bolas apresentadas no desenho a seguir,
pode-mos afirmar que:
1 2 3
a) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam
densidades 0,8, 1,0 e 1,2.
b) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam
densidades 1,2, 0,8 e 1,0.
c) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam
densidades 1,0, 0,8 e 1,2.
d) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam
densidades 1,2, 1,0 e 0,8.
e) os lquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apre-sentam
densidades 1,0, 1,2 e 0,8.
Resoluo
Na proveta 1, a bola mais densa que o lquido,pois afundou.
Conseqentemente, o lquido me-nos denso que a bola (densidade % 1).
Na proveta2, a bola no afunda nem flutua, provando que olquido e a
bola tm a mesma densidade (d% 1).Naproveta 3, a bola flutua,
provando que o lquido mais denso que a bola (d % 1).Alternativa
a
Das observaes 1 e 2, pode-se concluir que a densidadeda semente
:a) menor que a densidade do suco de limo mais gua.b) menor que a
densidade do suco de limo mais gua e
acar.c) igual densidade do suco de limo.d) maior que a densidade
do suco de limo mais gua e
acar.e) igual densidade da gua mais acar.
33 (UFMG) Em um frasco de vidro transparente, umestudan-te
colocou 500mL de gua e, sobre ela, escorreu vagaro-samente, pelas
paredes in-ternasdo recipiente, 500mLde etanol. Em seguida,
elegotejou leo vegetal sobreesse sistema. As gotculasformadas
posicio