Estudo da matéria: substâncias, misturas e processos de separação.

A Química é a ciência que estuda a matéria e suas transformações. Dessa forma para compreensão da disciplina em questão é importante entender o que é matéria. Matéria é tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço. O ar que nós respiramos, a maçã que comemos, tudo que está à nossa volta é composto de matéria que a todo momento está passando por inúmeras transformações e para que esses fenômenos existam é necessário a absorção ou liberação de energia.

Exemplo: Queima de madeira → madeira possui massa e ocupa lugar no espaço → logo é composto de matéria → Ao queimar a madeira ocorre uma transformação da matéria → liberação de energia na forma de calor.

Composição da matéria

A matéria é composta de átomos que são consideradas as “partículas indivisíveis”, entretanto hoje é conhecido que o átomo possui suas subdivisões chamadas de partículas subatômicas. Ao estudar a matéria é importante entender alguns conceitos tais como:

Núcleo: Região central do átomo onde se encontram os prótons e nêutrons

Próton: Partícula subatômica carregada positivamente presente no núcleo.

Nêutrons: Partícula subatômica de carga neutra presente no núcleo.

Níveis de energia: São as camadas presentes na eletrosfera de um átomo

Eletrosfera: Região do átomo onde se localizam os elétrons 

Subníveis de energia: São as subcamadas presentes na eletrosfera de um átomo

Orbitais: Região da eletrosfera onde tem a maior probabilidade de se encontrar um elétron

Elétrons: Partículas carregadas negativamente presentes na eletrosfera.

Os átomos podem se unir por ligações químicas para formação de moléculas. As moléculas químicas não ficam isoladas, formando assim as substâncias químicas.

Átomos formam → Moléculas formam → Substâncias químicas

Estados físicos da matéria

O estado físico da matéria está diretamente relacionado à quantidade de energia cinética dos átomos da matéria. Os estados da matéria são:

Sólido: estado em que os átomos estão bem próximos uns dos outros praticamente sem grande mobilidade. O estado sólido apresenta pouca energia cinética, isto é, os átomos não estão livres para exercer grandes movimentos.

Exemplo: Gelo

Líquido: estado em que os átomos estão relativamente afastados e que apresentam uma boa mobilidade e fluidez

Exemplo: Água Líquida

Gasoso: estado físico em que os átomos estão bem espaçados com grande mobilidade e muita energia cinética.

Exemplo: Vapor d’água

Propriedades gerais e específicas da matéria

As propriedades da matéria podem ser diferenciadas em propriedades gerais e específicas.

Propriedade geral: São as propriedades que não são exclusivas de uma determinada substância, logo não podem ser usadas para identificação dos compostos químicos.

Exemplo: massa e volume

Propriedades específicas: São as propriedades exclusivas para cada substância, logo podem ser usadas para identificação.

Exemplo: Densidade

Substâncias e misturas

O que é substância?

Substâncias são formadas pelo conjunto de moléculas uniformes, ou seja, todas iguais. As substâncias puras podem ser classificadas como:

O que são misturas?

Quando duas ou mais substâncias se encontram juntas em um sistema chamamos de mistura. As misturas podem ser de dois tipos:

Misturas homogêneas:  São as misturas que apresentam apenas uma fase. As misturas homogêneas também podem ser chamadas de soluções.

Exemplo: Água + Açúcar

Misturas heterogêneas: São misturas que apresentam duas ou mais fases. É muito comum a formação de misturas heterogêneas quando se misturam duas substâncias que apresentam diferentes polaridades.

Exemplo: Água + Óleo

Separação de misturas

Na natureza é comum encontrarmos diferentes misturas, logo entender o que são os processos de separação das misturas se torna essencial.

Para a separação de misturas homogêneas, os métodos mais comuns são:

Destilação simples: Usada para separar misturas de um líquido e um sólido com pontos de ebulição bem diferentes. Usa-se uma aparelhagem laboratorial onde uma das substâncias passa do estado líquido para o vapor.

Destilação fracionada: Usada para separar misturas de líquidos que possuem pontos de ebulição muito diferentes. Processo usado para separar os componentes do petróleo.

Liquefação fracionada: Usada para separar misturas gasosas baseado na diferença na temperatura de passagem do estado gasoso para o líquido dos componentes da mistura.

Para a separação de misturas heterogêneas, os métodos mais comuns são:

Decantação: Usada para separar misturas heterogêneas baseadas na diferença de densidade entre as substâncias. A substância mais densa tende a ficar na porção inferior enquanto a substância menos densa tende a ficar na porção superior do sistema.

Centrifugação: É uma espécie de decantação acelerada pelo uso da força centrífuga. Muito usado para separação dos componentes do sangue.

Separação magnética: É a separação usada quando um dos componentes apresenta propriedades de serem atraídas por ímãs.

Matéria e processos de separação de misturas no enem 

O estudo da matéria no Enem é um dos assuntos mais importantes, pois a partir dele conseguimos entender outros assuntos correlatos, tais como ligações químicas e modelos atômicos. Salienta-se que entender o que são processos químicos e o que são processos físicos e suas diferenças é muito importante para resolução de algumas questões pertinentes no ENEM.   ENEM 2022 PPL

Para preparar o vinho de laranja, o caldo de açúcar é misturado com suco de laranja, e a mistura é passada em panos para retenção das impurezas. O líquido resultante é armazenado em garrafões, tampados com rolhas de cortiça. Após oito dias de repouso, as rolhas são substituídas por cilindros de bambu e, finalmente, após dois meses em repouso, ocorre novamente a troca dos cilindros de bambu pelas rolhas de cortiça.

RESENDE, D. R.; CASTRO, R. A.; PINHEIRO, P. C. O saber popular nas aulas de química: relato de experiência envolvendo a produção do vinho de laranja e sua interpretação no ensino médio. Química Nova na Escola, n. 3, ago. 2010 (adaptado).

Os processos físico e químico que ocorrem na fabricação dessa bebida são, respectivamente,

a) Decantação e fervura.

b) Filtração e decantação.

c) Filtração e fermentação.

d) Decantação e precipitação.

e) Precipitação e fermentação.