Matéria, Substância e Misturas


A Química estuda as transformações que envolvem matéria e energia. Pode-se perceber a ocorrência de vários fenômenos químicos no dia-a-dia das pessoas e no mundo ao seu redor. Algumas dessas transformações químicas são naturais, como a fotossíntese ou a decom­posição de um organismo que morreu. Outras só ocor­rem com a interferência do homem, por exemplo, na pro­dução de plásticos, fibras têxteis, papéis e tintas.

Propriedades da matéria

Podemos dividir as propriedades da matéria em pro­priedades gerais e específicas.

Substância e Misturas

Propriedades gerais da matéria

•         Massa – é a medida da quantidade de maté­ria.
•         Extensão – é o volume de matéria.
•         Impenetrabilidade – propriedade de dois cor­pos não ocuparem o mesmo lugar no espaço.
•         Divisibilidade – propriedade de um material ser dividido e não alterar sua constituição.
•         Compressibilidade – propriedade de, sob pressão, haver diminuição do volume.
•         Elasticidade – propriedade de a matéria ser deformada e voltar ao seu estado inicial.

Propriedades específicas da matéria

São as seguintes:

•         Propriedades organolépticas – as que impres­sionam os nossos sentidos (cor, sabor, odor, tex­tura).
•         Propriedades químicas – estabelecem quais transformações são possíveis para um determi­nado material.
•         Propriedades físicas – valores definidos expe­rimentalmente que podem caracterizar um deter­minado material (ponto de fusão, ebulição, de
solidificação, etc.).

Estados físicos da matéria

Considera-se matéria tudo que existe no Universo: o ar, a água, a madeira, etc. Pode-se dizer que matéria é tudo aquilo que apresenta massa e ocupa lugar no espaço. Segundo Albert Einstein, matéria é energia condensada. Uma porção limitada de matéria constitui um corpo. Se um corpo apresenta uma aplicação prática, é chama­do de objeto.

Sólido

Mais organizado; volume e forma constantes.

Líquido

Volume constante e forma variável; moléculas equidistantes.

Gasoso

Mais desorganizado; forma e volume variáveis.

Substâncias puras

Os diversos tipos de materiais existentes na nature­za se distinguem pela sua constituição, ou seja, as subs­tâncias que os compõem são diferentes. Dá-se o nome de substância à qualidade de matéria. A substância apre­senta composição definida e propriedades físicas cons­tantes (ponto de fusão, ebulição e densidade). Não exis­tem duas substâncias com todas as propriedades iguais.

As substâncias puras podem ser classificadas em sim­ples e compostas.

•    Substância pura simples – é formada por um único elemento químico e não pode ser desdo­brada em outras substâncias. Exemplos: H2, O2, O3, Sg, Fe e Na. Existe um fenômeno em que substâncias puras sim­ples diferentes podem ser formadas por um mesmo ele­mento químico. Esse fenômeno é chamado de alotropia. O carbono grafite e o diamante, o gás oxigênio e o gás ozônio são exemplos disso.

•    Substância pura composta – formada por dois ou mais elementos químicos e pode ser desdo­brada em outras substâncias. Exemplos: H2O, CO2, H2SO4, NaHCO3.

Misturas

Considera-se mistura a união de duas ou mais subs­tâncias, sem que haja uma transformação química. Elas podem ser classificadas em homogêneas e heterogêneas, dependendo do número de fases que apresentam.

•         Misturas homogêneas – são aquelas que apre­sentam uma única fase. Esta não é visível nem em microscópios mais modernos. A mistura da água com o álcool, do vinagre e do ar atmosfé­rico filtrado são exemplos conhecidos.
•         Misturas heterogêneas – são aquelas que apre­sentam duas ou mais fases. A mistura da água com o óleo, da água com a areia e o granito (mistura de quartzo, mica e feldspato) são exem­plos conhecidos.

Fase é cada porção uniforme de um sistema.

As misturas não apresentam ponto de fusão nem de ebulição constantes, exceto nos seguintes casos:
•         Mistura azeotrópica – apresenta ponto de ebu­lição constante e ponto de fusão variável. Exem­plo: o álcool hidratado (96% v/v).
•         Mistura eutética – possui ponto de fusão cons­tante e ponto de ebulição variável. Exemplo: a solda usada em eletrônica (mistura de chumbo e
estanho).

Diagrama para identificação da substâncias puras e de misturas

Sempre que uma substância pura muda de fase, a temperatura permanece constante durante esse processo, desde que a pressão permaneça constante.
O gráfico da mudança de fase de uma mistura co­mum não apresenta nenhum patamar, ou seja, a tempe­ratura varia durante qualquer mudança de fase.
A mistura eutética apresenta patamar apenas durante a fusão ou solidificação. Durante a ebulição e a conden­sação a temperatura varia como em uma mistura comum.

Filtração

Há duas maneiras:

•     Sólido – líquido – o líquido atravessa o filtro, que é um material poroso. Exemplo: água e areia.
• Sólido – gasoso – o sólido é retido pelo filtro. Exemplo: aspirador de pó.

Separação de misturas heterogêneas

As misturas heterogêneas podem ser separadas por meio de quatro métodos, dependendo de sua composi­ção: decantação, filtração, dissolução fracionada e sepa­ração magnética.

Decantação

Há duas formas:

• Líquido – líquido – ocorre por meio de diferen­ças de densidade. Exemplo: água e óleo.
• Líquido – sólido – o sólido constitui a porção mais pesada, ficando no fundo do recipiente da mistura. Exemplo: água e areia.

Dissolução fracionada

Usada para separar um sólido de outro sólido – a separação é feita mediante diferenças de solubilidade. Adiciona-se um solvente específico a um dos componen­tes e depois filtra-se o produto. Exemplo: areia e sal.

Separação magnética

Utilizada para separar um sólido de outro sólido -neste caso, a separação é feita com o auxílio de um ímã que atrai apenas o componente que apresenta magnetismo. Exemplo: areia e limalha de ferro.

Separação de misturas homogêneas

Há três maneiras de realizar a separação desse tipo de mistura: pela destilação simples, destilação fracionada ou liquefação fracionada.

Destilação simples

Usada para separar um sólido de um líquido – este tipo de separação é feito com o auxílio de um aparelho de destilação, baseando-se na diferença de ponto de ebu­lição dos componentes. Exemplo: água e sal.

Liquefação fracionada

Usada para separar um gás de outro gás – a separa­ção é feita pela redução de temperatura e aumento da pressão sobre a mistura, liquefazendo um de seus com­ponentes. Exemplos: butano e propano, N2 e O2.

Destilação fracionada

Utilizada para separar um líquido de um outro líqui­do – a separação dos componentes é feita por meio de uma torre de fracionamento e é baseada na diferença do ponto de ebulição dos componentes. Exemplo: água e ácido acético, componentes do petróleo.