Transformações físicas e químicas - cld.pt · Propriedades físicas e químicas dos materiais . ... 5.14 Medir a massa volúmica de materiais sólidos e líquidos. Metas . ...

Transformações físicas e químicas

Metas

4.1 Associar transformações físicas a mudanças nas substâncias sem formação de novas substâncias.

4.2 Identificar mudanças de estado físico e concluir que são transformações físicas.

4.3 Explicar o ciclo da água referindo as mudanças de estado físico da água.

4.4 Associar transformações químicas à formação de novas substâncias, identificando provas dessa formação.

4.5 Identificar transformações químicas.

4.6 Identificar ações que levam à ocorrência de transformações químicas: aquecimento, ação mecânica e ação da eletricidade ou da luz.

4.7 Distinguir reagentes de produtos de reação e designar uma transformação química por reação química.

4.8 Descrever reações químicas e representá-las por equações de palavras.

4.9 Justificar a importância da síntese química na produção de novos e melhores materiais, de uma forma mais económica e ecológica.

Metas

Transformações das substâncias

podem ser

Transformações físicas

Não há formação de novas substâncias.

Transformações químicas

Há formação de novas substâncias.


Substâncias iniciais

Mesmas substâncias

Transformação

FÍSICA

Alteração do estado de divisão: o vidro que formava o copo é o mesmo que forma os pedaços quando se parte.

Dissolução: o sal que existia sozinho no estado sólido é o mesmo que se encontra dissolvido na água.

Mudança de estado físico: a água que estava no estado líquido é a mesma que constitui o gelo.


Mudanças de estado físico – Transformações físicas em que a substância muda de estado físico (sólido, líquido ou gasoso), devido ao aquecimento ou arrefecimento, sem formação de novas substâncias.

Sólido Líquido Gasoso

Sublimação

Sublimação

Fusão Vaporização

Condensação Solidificação


aquecimento aquecimento

arrefecimento arrefecimento

arrefecimento

aquecimento

Fusão – Passagem do estado sólido para o estado líquido, por aquecimento. Solidificação – Passagem do estado líquido para o estado sólido, por arrefecimento.

Sólido Líquido Fusão

Líquido Sólido Solidificação


Vaporização – Passagem do estado líquido para o estado gasoso, por aquecimento. Quando ocorre lentamente, chama-se evaporação. Quando ocorre rapidamente e com agitação do líquido, chama-se ebulição. Condensação – Passagem do estado gasoso para o estado líquido, por arrefecimento.

Líquido Gasoso Vaporização

Gasoso Líquido Condensação


Sublimação – Passagem do estado sólido para o estado gasoso, por aquecimento, ou do estado gasoso para o estado sólido, por arrefecimento (sem passar pelo estado líquido). A naftalina, o iodo e o dióxido de carbono (gelo seco) sofrem a sublimação.

Sólido Gasoso

Sublimação


Ciclo da água – Mudanças de estado físico da água que ocorrem na Natureza. A consequência do conjunto destas transformações físicas é que a água encontra-se na Natureza nos três estados físicos: sólido (gelo), líquido e gasoso (vapor de água).


A água dos rios, lagos e oceanos evapora porque aquece com a luz do Sol. Quando arrefece na atmosfera, o vapor de água condensa e forma as gotas de água que originam as nuvens e o nevoeiro. Se a temperatura for inferior a 0 °C, a água solidifica e origina o gelo. O gelo funde quando aquece com a luz do Sol, voltando a formar água líquida. A sublimação do gelo ocorre no topo das montanhas mais altas. A precipitação é a queda de água líquida (chuva) ou sólida (neve e granizo). A precipitação não é uma transformação física.


Nas transformações químicas ocorre formação de novas substâncias. As cores, o ruído, o cheiro, os gases e as chamas do fogo de artifício são provas da formação de novas substâncias.


Provas da formação de

novas substâncias que

permitem detetar uma

transformação química

• Mudança de cor (formação da ferrugem e mudança da cor das folhas das árvores)

• Formação de um sólido (formação das estalactites e do calcário nos tubos de água)

• Libertação de um gás (comprimido efervescente na água)

• Libertação de um cheiro (cozinhar alimentos)

• Aparecimento de uma chama (um material a arder)

• Variação de temperatura (calor libertado quando um material arde)

• Aparecimento de ruído (explosão de um material)

• Desaparecimento das substâncias iniciais


Transformações da matéria

podem classificar-se como

quando se formam novas

Quando não se formam novas

que podem ser mudanças de

entre os estados

Substâncias

Estado físico Transformações

químicas

Sólido

Líquido

Gasoso



As transformações químicas são classificadas de acordo com o que as provoca: • Transformações por ação do calor (termólise); • Transformações por ação da eletricidade (eletrólise); • Transformações por ação mecânica (fricção); • Transformações por junção de substâncias; • Transformações por ação da luz (fotólise).

As transformações químicas podem ser designadas por reações químicas.

As reações químicas podem ser representadas por equações de palavras com:

• Reagentes – Substâncias iniciais;

• Produtos de reação – Novas substâncias que se formam;

• Seta () – Significa originando, formando ou transformando-se.

Coloca-se entre os reagentes e os produtos de reação;

• Sinais de + – Separam os vários reagentes e produtos de reação.


Transformações por ação do calor

Água (gasoso)

Carbono (sólido)

Dióxido de carbono (gasoso)

Oxigénio (gasoso)

Sacarose (sólido)

calor

A sacarose, no estado sólido, reage com o oxigénio, no estado gasoso, originando, por ação do calor, dióxido de carbono, no estado gasoso, carbono, no estado sólido, e água, no estado gasoso.

O carbonato de cálcio, no estado sólido, origina, por ação do calor, óxido de cálcio, no estado sólido, e dióxido de carbono, no estado gasoso.

Óxido de cálcio (sólido)

calor Carbonato de cálcio (sólido)


Transformações por ação do calor

Esta reação química é uma decomposição porque um reagente origina dois ou mais produtos da reação.

Oxigénio (gasoso)

eletricidade Água (líquido)

Hidrogénio (gasoso)

Eletrólise da água (decomposição): A água, no estado líquido, transforma-se por ação da eletricidade em oxigénio e hidrogénio, no estado gasoso.

Transformações por ação da eletricidade

Oxigénio (gasoso)

ação mecânica Clorato de potássio

(sólido)

O clorato de potássio, no estado sólido, transforma-se por ação mecânica em cloreto de potássio, no estado sólido, e oxigénio, no estado gasoso.

Cloreto de potássio (sólido)

Transformações por ação mecânica

Esta reação química é uma decomposição porque um reagente origina dois ou mais produtos da reação.

Brometo de potássio (em solução aquosa)

O nitrato de prata, em solução aquosa, reage com o brometo de potássio, em solução aquosa, originando brometo de prata, no estado sólido, e nitrato de potássio, em solução aquosa.

Nitrato de prata (em solução aquosa)

Brometo de prata (sólido)

Nitrato de potássio (em solução aquosa)

Transformações por junção de substâncias

Fotólise do brometo de prata (decomposição): O brometo de prata, no estado sólido, por ação da luz, origina prata, no estado sólido, e bromo, no estado gasoso.

Prata (sólido)

luz Brometo de prata (sólido)

Bromo (gasoso)

Transformações por ação da luz

Fotossíntese: A água líquida reage com o dióxido de carbono gasoso, por ação da luz, originando glicose, em solução aquosa, e oxigénio gasoso.


Água (líquido)

Glicose (em solução aquosa)

Oxigénio (gasoso)

luz

Transformações por ação da luz

podem representar-se através de


ocorrem por ação de

Junção de substâncias

Mecânica Eletricidade

Equações de palavras

Calor Luz


Propriedades físicas e químicas

dos materiais

5.1 Definir ponto de fusão como a temperatura a que uma substância passa do estado sólido ao estado líquido.

5.2 Indicar que, para uma substância, o ponto de fusão é igual ao ponto de solidificação.

5.3 Definir ebulição como a passagem de um líquido ao estado gasoso, rapidamente e com agitação .

5.4 Definir ponto de ebulição como a temperatura à qual uma substância líquida entra em ebulição.

5.5 Concluir que a vaporização também ocorre a temperaturas inferiores à de ebulição.

5.6 Identificar o líquido mais volátil por comparação de pontos de ebulição.

5.7 Indicar os pontos de ebulição e de fusão da água.

Metas

5.8 Concluir qual é o estado físico de uma substância, a uma dada temperatura, dados os seus pontos de fusão e de ebulição.

5.9 Indicar que, durante uma mudança de estado físico de uma substância, a temperatura permanece constante, coexistindo dois estados físicos.

5.10 Construir gráficos temperatura-tempo.

5.11 Interpretar gráficos temperatura-tempo para materiais, identificando estados físicos e temperaturas de fusão e de ebulição.

5.12 Definir massa volúmica (densidade) de um material e efetuar cálculos.

5.13 Descrever técnicas para determinar a massa volúmica de materiais sólidos e líquidos.

5.14 Medir a massa volúmica de materiais sólidos e líquidos.

Metas

5.15 Indicar que o valor da massa volúmica da água é cerca de 1 g/cm3 .

5.16 Identificar o ponto de fusão, o ponto de ebulição e a massa volúmica como propriedades físicas características de uma substância, constituindo critérios para avaliar a pureza de um material.

5.17 Identificar amostras desconhecidas recorrendo a valores tabelados de pontos de fusão, pontos de ebulição e massa volúmica.

5.18 Identificar o comportamento excecional da água (massas volúmicas do gelo e da água líquida e presença na Natureza dos três estados físicos), relacionando esse comportamento com a importância da água para a vida.

Metas

5.19 Indicar vantagens (portabilidade, rapidez, facilidade de utilização, custo) e limitações (menor rigor, falsos positivos ou falsos negativos) de testes químicos colorimétricos disponíveis em kits.

5.20 Descrever os resultados de testes químicos simples para detetar substâncias (água, amido, dióxido de carbono).

5.21 Justificar a relevância da química analítica em áreas relacionadas com a nossa qualidade de vida, como segurança alimentar, qualidade ambiental e diagnóstico de doenças.

Metas

Ponto de fusão – Temperatura a que uma substância passa do estado sólido ao estado líquido.

Ponto de solidificação – Temperatura a que uma substância passa do estado líquido para o estado sólido.

O ponto de fusão de uma substância é igual ao seu ponto de solidificação.

Ponto de ebulição – Temperatura a que substância líquida passa do estado líquido para o estado gasoso, rapidamente e com agitação do líquido.

Ebulição – Passagem de um líquido ao estado gasoso, rapidamente e com agitação

Pontos de fusão e de ebulição

Propriedade física da substância

Substância Ponto de fusão (ºC) Ponto de ebulição (ºC)

Água 0 100

Alumínio 660 2519

Mercúrio - 39 357

Chumbo 327 1749

Ouro 1064 2856

Azoto - 210 -196

Propano - 188 -42

A evaporação ocorre a temperaturas inferiores à temperatura de ebulição. A vaporização da água pode ocorrer por ebulição, a 100 °C, ou por evaporação, abaixo de 100 °C.


Os pontos de fusão e de ebulição de uma substância permitem identificar o seu estado físico, a uma dada temperatura :

• Quando a temperatura é menor que o ponto de fusão, a substância é sólida;

• Quando a temperatura é maior que o ponto de fusão e menor que o ponto de ebulição, a substância é líquida;

• Quando a temperatura é maior que o ponto de ebulição, a substância é gasosa.

O ponto de ebulição também permite identificar qual é o líquido mais volátil: o líquido que evapora mais facilmente é o que tem menor ponto de ebulição.

Os pontos de fusão e de ebulição permitem identificar as substâncias presentes em amostras desconhecidas e avaliar a pureza de um material, recorrendo a valores registados em tabelas de pontos de fusão e de ebulição.


Gráfico temperatura-tempo para o aquecimento de uma substância pura:

Fusão

Ebulição

Sólido

Líquido

Gasoso Ponto de ebulição

Ponto de fusão

Temperatura

Tempo

Numa substância pura, a temperatura fica constante durante a mudança de estado físico, existindo ao mesmo tempo dois estados físicos.


Ponto de fusão

passa a no

Estados físicos

Sólido

Líquido

Gasoso

Ponto de ebulição no

passa a


Massa volúmica (densidade) – Propriedade física que se calcula dividindo a massa pelo volume de uma substância.

A massa volúmica do cobre é 8,9 g/cm3, o que significa que um centímetro cúbico de cobre tem a massa de 8,9 gramas.

Massa volúmica (densidade)

Grandeza Unidade SI

massa (m) grama (g)

volume (V) centímetro cúbico (cm3)

densidade () grama por centímetro cúbico (g/cm3)

Para calcular a massa volúmica de um sólido ou líquido, é necessário medir a sua massa, com uma balança, e o seu volume, com uma proveta. O volume de um sólido é igual ao volume de água que sobe numa proveta, quando o sólido é colocado no seu interior.



O volume de um sólido regular (cubo) também pode ser calculado através das dimensões dos seus lados (vcubo = lado x lado x lado).

A densidade de um líquido também se pode determinar usando um densímetro que se coloca dentro do líquido.


Densidade de substâncias e misturas

Substância/Mistura Densidade (g/cm3)

Sólido

Alumínio 2,70

Cobre 8,92

Diamante 3,5

Ferro 7,87

Gelo 0,92

Grafite 2,1 a 2,2

Madeira 0,40 a 0,80

Ouro 19,3

Prata 10,5

Líquido

Água do mar 1,03

Água pura 1,00

Álcool etílico 0,79

Azeite 0,91 a 0,92

Mercúrio 13,65

Petróleo bruto 0,80 a 0,90

Massa volúmica (densidade) Um sólido flutua num líquido se for menos denso (madeira ou gelo na água).

Um sólido afunda-se num líquido se for mais denso (alumínio na água).

Um líquido flutua noutro líquido se for menos denso (azeite ou petróleo na água).


A massa volúmica permite identificar as substâncias presentes em amostras desconhecidas e avaliar a pureza de um material. Quando uma substância contém impurezas ou está misturada com outras, a sua densidade é diferente e o valor depende da quantidade de impurezas.

Um anel de ouro com a massa de 4,5 g e volume 0,4 cm3 será de ouro puro?

A densidade do material de que é feito o anel é 11,2 g/cm3. Como a densidade do ouro é 19,3 g/cm3 conclui-se que o anel não é feito só de ouro: é ouro misturado com outros metais.

Densidade

Substâncias

Massa

determina-se

através de

exprime-se em

de

Volume

g/cm3


Comportamento da água e sua importância

A água é a única substância cujo volume aumenta e a densidade diminui quando solidifica. Como o volume aumenta e a massa não varia, a densidade do gelo é menor do que a densidade da água líquida e o gelo flutua na água.

Comportamento da água e sua importância

A água encontra-se na Natureza nos três estados físicos: sólido (gelo), líquido e gasoso (vapor de água). A água é muito importante para os seres vivos: • Faz parte da constituição dos seres vivos (cerca de 70% no Homem); • Dissolve sais minerais e nutrientes essenciais à vida; • Dissolve o oxigénio necessário para a respiração dos peixes; • É o habitat de muitos seres vivos; • É importante para a higiene, o lazer e como via de comunicação.

Testes químicos

As propriedades químicas das substâncias permitem a sua deteção, realizando testes químicos colorimétricos disponíveis em kits. As substâncias são detetadas através de reações químicas, em que se observa mudança de cor após a adição de um reagente. Os testes químicos em kits podem ser utilizados para analisar a água, o solo, o ar, o sangue e os alimentos. Vantagens: são portáteis, rápidos, simples e baratos. Desvantagens: podem não indicar o valor correto (são menos rigorosos) e podem originar erros (falso positivo ou falso negativo).

Testes químicos

Identificação do dióxido de carbono com a água de cal

A água de cal límpida torna-se turva em contacto com o dióxido de carbono proveniente da respiração.

O sulfato de cobre anidro, que é branco, torna-se azul em contacto com a água.

Identificação da água com o sulfato de cobre anidro

Testes químicos

Identificação do amido com a água de iodo

A água de iodo, que é castanha, torna-se azul-arroxeada em contacto com o amido do pão.

Química analítica

Química analítica – Área da Química que realiza análises que permitem identificar e quantificar substâncias, para avaliar a qualidade ou o grau de contaminação dos materiais. A química analítica é muito importante para a qualidade de vida, a segurança alimentar, a qualidade ambiental e o diagnóstico de doenças.

Nelson Alves Correia

Escola Secundária Maria Lamas

Torres Novas

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