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Matéria e sua natureza
A matéria é um conceito fundamental em química e ciência em geral. Refere-se a qualquer coisa que ocupa espaço e tem massa. A matéria existe ao nosso redor e compõe tudo o que vemos, tocamos e interagimos em nossas vidas diárias.
Definição de matéria
Basicamente, a matéria é definida como qualquer coisa que possui massa e ocupa espaço. Massa é uma medida da quantidade de matéria em um objeto, e geralmente é medida em gramas ou quilos. O espaço ocupado pela matéria é chamado volume.
Por exemplo, uma mesa de madeira, o ar que respiramos, a água que bebemos e as roupas que vestimos são todos exemplos de matéria. Todos ocupam espaço e têm massa.
Estados da matéria
A matéria existe em várias formas, também chamadas de estados. Os estados mais conhecidos da matéria são sólido, líquido e gasoso. No entanto, existem outros estados, como plasma e condensado de Bose-Einstein. Vamos explorar os três estados principais.
Estado sólido
A matéria no estado sólido tem forma e volume definidos. As partículas em um sólido estão bem próximas umas das outras em uma disposição definida, devido à qual os sólidos mantêm sua forma e são incompressíveis.
Exemplos: gelo As moléculas de água no gelo estão arranjadas em uma estrutura cristalina, onde podem apenas vibrar em certas posições.
Estado líquido
Os líquidos têm um volume definido, mas não têm forma definida. Em vez disso, eles assumem a forma do recipiente em que estão. As partículas em um líquido não estão tão próximas quanto em um sólido, então elas podem se mover livremente e deslizar umas sobre as outras.
Exemplos: água Quando você despeja água em um copo, ela assume a forma do copo, mas seu volume permanece intacto.
Estado gasoso
A matéria no estado gasoso não possui forma nem volume definidos. Os gases se expandem para preencher todo o espaço disponível para eles, o que significa que podem ser facilmente comprimidos. As partículas em um gás se movem rapidamente e estão mais afastadas do que em sólidos e líquidos.
Exemplos: oxigênio O gás oxigênio preenche qualquer recipiente e se distribui uniformemente por todo o recipiente.
Propriedades da matéria
Compreender as propriedades da matéria é importante para identificar e distinguir diferentes tipos de matéria. As propriedades da matéria são classificadas em propriedades físicas e propriedades químicas.
Propriedades físicas
As propriedades físicas são características da matéria que podem ser vistas ou medidas sem alterar a composição da substância. As propriedades físicas incluem cor, odor, densidade, ponto de ebulição e ponto de fusão.
Exemplo: Ponto de ebulição da água O ponto de ebulição da água é 100°C (212°F) em pressão atmosférica padrão.
Propriedades químicas
As propriedades químicas descrevem a capacidade de uma substância de sofrer uma mudança ou reação química. As propriedades químicas de uma substância só podem ser observadas durante uma reação química, que altera a identidade da substância.
Exemplo: Ferrugem do ferro O ferro reage com o oxigênio na presença de água para formar ferrugem, o que mostra sua propriedade química de suscetibilidade à oxidação.
4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3
Composição da matéria
A matéria é composta de átomos e moléculas. Os átomos são as unidades básicas da matéria e eles se combinam de diferentes maneiras para formar moléculas. Os átomos são compostos de partículas subatômicas: prótons, nêutrons e elétrons.
Átomos
Um átomo consiste em um núcleo contendo prótons e nêutrons, cercado por elétrons orbitando o núcleo. Um átomo é a menor unidade de um elemento que retém as propriedades desse elemento.
Exemplo: átomo de hidrogênio Um átomo de hidrogênio tem um próton e um elétron.
Moléculas
Moléculas são formadas quando dois ou mais átomos se ligam quimicamente. As moléculas podem ser elementos ou compostos. Elementos são substâncias puras compostas por apenas um tipo de átomo, enquanto compostos são formados por dois ou mais átomos diferentes.
Exemplo: molécula de água A água é um composto composto por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio.
H 2 O
Diferenciação entre elementos, compostos e misturas
Para entender a matéria é importante distinguir entre elementos, compostos e misturas.
Elementos
Elementos são substâncias puras que contêm apenas um tipo de átomo. Eles não podem ser decompostos em substâncias mais simples por meios químicos. A tabela periódica organiza os elementos com base em suas propriedades.
Exemplo: ouro (Au) O ouro é um elemento composto apenas por átomos de ouro.
Compostos
Compostos são substâncias puras formadas por dois ou mais elementos diferentes que são quimicamente combinados em uma proporção definida. As propriedades dos compostos diferem das propriedades dos elementos individuais que os compõem.
Exemplo: Cloreto de sódio (NaCl) O sal de mesa é composto por átomos de sódio (Na) e cloro (Cl).
Mistura
Uma mistura é uma combinação de duas ou mais substâncias onde cada substância mantém suas próprias propriedades e pode ser separada fisicamente. As misturas podem ser homogêneas ou heterogêneas.
Mistura homogênea
As misturas homogêneas, também conhecidas como soluções, têm uma composição uniforme em toda sua extensão.
Exemplos: água salgada Sal dissolvido em água forma uma mistura homogênea.
Misturas heterogêneas
As misturas heterogêneas têm uma estrutura desigual, onde diferentes partes podem ser vistas.
Exemplo: areia e limalhas de ferro Ao misturar areia com limalhas de ferro, obtém-se uma mistura heterogênea.
Mudanças na matéria
Mudanças físicas e químicas podem ocorrer na matéria. Compreender essas mudanças nos ajuda a entender como as substâncias interagem e se transformam.
Mudanças físicas
Mudanças físicas são alterações na forma ou propriedades físicas de uma substância, mas sem nenhuma alteração em sua composição química. Exemplos incluem derretimento, congelamento e quebra.
Exemplo: Derretimento do gelo Quando o gelo derrete, ele muda de sólido para líquido, mas ainda permanece H2O.
Mudanças químicas
Uma mudança química resulta na formação de novas substâncias com propriedades diferentes das substâncias originais. Indicadores de uma mudança química incluem mudanças de cor, mudanças de temperatura, produção de gás e formação de precipitado.
Exemplos: queima de madeira A queima de madeira produz cinzas, dióxido de carbono e água, o que representa uma mudança química.
Observando mudanças na matéria
Para entender melhor as transformações entre diferentes estados da matéria, considere as mudanças de fase que ocorrem:
- sólido para líquido: fusão
- Líquido para Sólido: Congelamento
- Líquido para Gás: Evaporação
- Gás para Líquido: Condensação
- Sólido para Gás: Sublimação
- Gás para Sólido: Deposição
Essas mudanças de fase representam transições físicas da matéria:
Conclusão
O estudo da matéria e sua natureza fornece insights sobre os blocos de construção do universo. Compreendendo as propriedades, estrutura e transformações da matéria, podemos entender melhor o mundo físico e seus diversos fenômenos. O conhecimento da matéria não apenas auxilia na exploração científica, mas também é vital para aplicações do mundo real, desde processos industriais até a ciência ambiental.