4.1. – Propriedades físicas e propriedades químicas dos materiais

Transcrição

Ciências Físico-químicas - 7º ano de escolaridade
Unidade 4 – O MUNDO MATERIAL
4.1. – Propriedades físicas e
propriedades químicas dos materiais
-
Propriedades físicas e químicas dos materiais
-
Densidade ou massa volúmica
-
Propriedades químicas utilizadas para identificar substâncias
COMPETÊNCIAS
•Compreender que os materiais apresentam propriedades que os permitem distinguir.
•Compreender o significado de propriedades caraterísticas.
•Compreender que as propriedades caraterísticas podem ser físicas ou químicas.
•Compreender o conceito de densidade.
•Efetuar cálculos simples relativos a densidade de materiais sólidos e líquidos.
•Conhecer os diferentes estados físicos da matéria;
•Saber identificar mudanças de estado físico.
•Definir ponto de fusão e ponto de ebulição.
•Compreender que se podem identificar substâncias através de ensaios físico-químicos.
Ciências Físico-Químicas| 7º ano de escolaridade
Docente Marília Soares
2
3
Propriedades físicas e propriedades químicas
Que propriedades podemos referir para um material?
As substâncias apresentam diversas propriedades como cor, brilho, estado físico, dureza,…
Por exemplo:
O cobre é uma substância sólida, castanho--avermelhada,
com brilho, boa condutora do calor e da corrente elétrica.
A grafite é uma substância sólida,
cinzenta, sem brilho, risca facilmente o
papel e é boa condutora da corrente
elétrica.
O sulfato de cobre(II) hidratado é uma
substância sólida, azul, solúvel em água e
insolúvel em álcool etílico (etanol).
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 As substâncias têm propriedades características; são estas propriedades que permitem
distingui-las umas das outras.
 As propriedades características de uma substância podem ser:
Propriedades físicas
Propriedades químicas
São as caraterísticas que se podem observar sem
Referem-se à capacidade de uma substância se
mudar a identidade dessa substância; relacionam-
poder transformar noutra substância; relacionam-
se com transformações físicas.
se com transformações químicas
Cor, dureza, estado físico, temperatura, massa,
Combustibilidade
ponto de fusão, ponto de ebulição, densidade, etc..
Por exemplo:
A grafite é mole –
O
magnésio
arde
na
propriedade física
presença do oxigénio –
propriedade química
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Que propriedades físicas podem identificar uma substância?
As propriedades físicas características de uma substância, mais facilmente detetáveis,
são:

massa volúmica;

estados físicos;
temperatura

de fusão ou ponto de fusão;
temperatura de ebulição ou ponto de ebulição
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Massa volúmica de uma substância
Os três cubos, um de alumínio, outro de cobre e outro de chumbo, todos com 1
cm3 de volume (a 20 ºC), têm massas diferentes:



O cubo de alumínio tem a massa de 2,7 g
O cubo de cobre tem a massa de 8,9 g
O cubo de chumbo tem a massa de 11,4 g
Como volumes iguais de alumínio, cobre e chumbo têm massas diferentes,
dizemos que as suas massas volúmicas são diferentes.
7
 A massa volúmica (ρ) de uma substância é igual à razão entre a massa (m) de substância e o
volume (V) que ocupa:
Massa volúmica =
massa
volume
ou
ρ=
m
V
Unidades SI:
Massa – quilograma (kg)
Volume – metro cúbico (m3)
Densidade – quilograma por
metro cúbico (kg/m3)
 Cada substância tem um valor característico para a sua massa volúmica, a uma dada
temperatura, e esses valores estão tabelados.
Por exemplo:
ρalumínio = 2,7 g/cm3 ;
ρcobre = 8,9 g/cm3 ;
ρchumbo = 11,4 g/cm3 ;
O chumbo tem massa volúmica superior à do cobre e este tem massa volúmica superior à do
alumínio.
No dia-a-dia dizemos que:
O chumbo é mais denso do que o cobre e que este é mais denso do que o alumínio.
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ESTADO FÍSICO
GASOSO
(a 0ºC e à pressão normal
LÍQUIDO
(a 20ºC e à pressão normal)
SÓLIDO
SUBSTÂNCIA
DENSIDADE (g/cm3)
Azoto
0,00125
Dióxido de carbono
0,00198
Hélio
0,00018
Oxigénio
0,00143
Água (a 4ºC)
1,0
Água
0,998
Álcool etílico
0,789
Mercúrio
13,6
Alumínio
2,7
Cobre
8,0
Ferro
7,8
Prata
10,5
Ouro
19,3
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Exemplo 1:
Uma moeda, encontrada no espólio de um galeão naufragado, tem uma massa de 35,8 g e um
volume de 3,4 cm3.
Qual será o material de que a moeda é constituída?
Justifica com cálculos apropriados.
Dados:
m = 35,8 g
V = 3,4 cm3.
=?
d
m
V
35,8 g
3,4cm3 .
10,5 g / cm3 .
Consultando uma tabela de densidades(como a da página 41 do manual) pode-se concluir que a
moeda é constituída por prata.
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Exercício 1:
Uma amostra de mercúrio apresenta a massa de 58,6 g. determina o volume do mercúrio, sabendo
que a sua densidade é de 13,6g/cm3.
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As propriedades da matéria que se podem medir podem classificar-se em propriedades intensivas e
extensivas.
Numa propriedade intensiva, o
Numa
propriedade extensiva, o
valor que é medido depende da
valor que é medido não depende da
quantidade de matéria.
quantidade de matéria.
A densidade é uma propriedade extensiva.
Para determinar a densidade de um corpo sólido é
necessário conhecer:
-A sua massa(m), medida na balança;
-- o volume (V) ocupado pelo corpo
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Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica regular?
Se o corpo sólido tiver uma forma geométrica regular, pode recorrer-se a uma expressão
matemática, para se determinar o seu volume – cálculo do volume de sólidos regulares.
A0
a
a
a
V
A0
a
3
V
A0 h
V
r2
V
h
V
4
3
r3
A0 h
13
Como determinar o volume do corpo se este tiver forma geométrica irregular?
Se o corpo sólido tiver forma geométrica irregular, pode-se recorrer ao método de
deslocamento do líquido para se determinar o seu volume.
1.º passo
2.º passo
3.º passo
4.º passo
5.º passo
Determinar a
massa do objeto,
medindo na
balança.
colocar água
numa proveta e ler
o seu volume, V1,
volume inicial.
Colocar,
com
cuidado o corpo
na proveta de
modo
a
não
derramar água e
voltar a ler o
volume – Vf –
volume final
Determinar o
volume do corpo a
partir da diferença
dos dois volumes
anteriormente
lidos.
Determinar a
densidade do objeto.
m
Vcorpo V f Vi
Vcorpo
14
Como determinar a densidade de um líquido?
Para determinar a densidade de um líquido utiliza-se um procedimento semelhante ao da
determinação da densidade de um sólido.
É por isso necessário conhecer:
-A massa do líquido;
-O volume do líquido;
-Dividir o valor da massa pelo valor do volume.
Também se pode medir diretamente a densidade
da um líquido utilizando densímetros com
escalas apropriadas.
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Estados físicos
Os materiais podem-se encontrar em três estados físicos diferentes:
Estado sólido
Têm forma definida,
Tem um volume constante;
Não são compressíveis
Estado gasoso
Estado líquido
Tem forma variável (a do
recipiente)
Tem volume constante (a
temperatura constante)
São dificilmente
compressíveis
Têm forma variável (a do
recipiente)
Tem um volume variável
São facilmente compressíveis
Os materiais podem existir nos três estados físicos, dependendo da pressão e da temperatura a
que se encontram.
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Temperaturas de fusão e de ebulição
Quando se aquece ou arrefece um material, pode ocorrer uma mudança de estado.
Sublimação
Fusão
Estado sólido
Vaporização
Estado gasoso
Estado líquido
Condensação
Solidificação
Sublimação
17
A que temperatura funde uma substância?
A temperatura de fusão de uma substância é a temperatura à qual essa substância passa do estado
sólido ao estado líquido. Enquanto se dá a fusão da substância (pura) a temperatura mantém-se.
Gráfico da variação da
temperatura da água
(inicialmente gelo) durante o
tempo de aquecimento.
Cada substância tem um valor característico para a sua temperatura de fusão.
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Qual o efeito da presença de impurezas no ponto de fusão de uma substância?
A presença de impurezas numa substância faz baixar a temperatura de fusão dessa substância.
Nas estradas com neve adicionase muitas vezes “sal” para evitar a
formação de gelo.
O gelo funde a 0 ºC
(à pressão normal).
O gelo com sal funde
a uma temperatura
inferior a 0 ºC (à
pressão normal).
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A que temperatura entra em ebulição uma substância?
A temperatura de ebulição de uma substância é a temperatura à qual essa substância passa do
estado líquido ao estado gasoso. Enquanto se dá a ebulição de uma substância (pura) a
temperatura mantém-se.
Gráfico da variação da temperatura
da água durante o tempo de
aquecimento.
Cada
substância
tem
um
valor
característico para a sua temperatura de
ebulição.
A presença de impurezas numa substância faz aumentar a temperatura de ebulição dessa
substância.
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Resumindo…
Os materiais apresentam propriedades físicas e químicas.
 As substâncias têm propriedades características que permitem distingui-las umas
das outras.
 As propriedades características podem ser físicas e químicas.
 A massa volúmica é uma propriedade física característica da substância, a uma
dada temperatura.
 A massa volúmica de uma substância é igual à razão entre a massa da substância
e o volume que ocupa:
Massa volúmica =
massa
volume
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 Os materiais podem encontrar-se em três estados físicos diferentes:
 Estado sólido
 Estado líquido
 Estado gasoso
 A temperatura de fusão de uma substância é a temperatura à qual essa substância
passa do estado sólido ao estado líquido.
 A temperatura de ebulição de uma substância é a temperatura à qual essa substância
passa do estado líquido ao estado gasoso.
 Durante a fusão e a ebulição de uma substância (pura) a temperatura mantém-se
constante.
 As temperaturas de fusão e de ebulição de uma substância (a uma dada pressão)
são características dessa substância.
 A presença de impurezas numa substância:
 faz baixar a temperatura de fusão;
 faz aumentar a temperatura de ebulição.
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4.1. – Propriedades físicas e propriedades químicas dos materiais

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