[GER-QU] 11.1 – Apostila

SISTEMAS (SUBSTÂNCIAS E MISTURAS)

Sistema é uma porção limitada do universo, considerada como um todo para efeito de estudo.

Exemplo: Uma porção de água isolada do resto do universo (meio ambiente), para uma determinada experiência. Para melhor estudar os fenômenos (físicos ou químicos), isola-se total ou parcialmente um sistema, de tal modo que se possa examinar separadamente as variações de matéria e energia.

 

1) Tipos de Sistemas:

a) Sistema aberto

É aquele que pode trocar matéria e energia com o meio ambiente.

Exemplos:

⇒ Uma barra de ferro exposta ao ar. (ganha massa por cau­sa da formação de ferrugem)

⇒ Uma garrafa com álcool, aberta. (perde massa devido à evaporação do álcool)

 

b) Sistema fechado

É aquele que troca energia, mas não troca matéria como o meio ambiente.

Exemplos:

⇒ Uma ampola de injeção

⇒ Uma bolsa de água quente

 

c) Sistema isolado

É aquele que não troca nem matéria nem energia com o meio ambiente.

Exemplo:

⇒ Uma certa quantidade de café, uma garrafa térmica her­meticamente fechada.

 

Os sistemas, de acordo com o aspecto físico (visual), podem ser classificados em: Homogêneos e Heterogêneos. Os sistemas homogêneos apresentam as mesmas caracterís­ticas em toda a sua extensão, apresentam o mesmo aspecto e quando formados por mais de um componente estes não podem ser distinguidos.

Exemplo: um copo de água pura.

Os sistemas heterogêneos não apresentam as mesmas carac­terísticas em toda a sua extensão. Eles possuem superfície de separação entre os componentes.

Exemplo: Água + Gelo

 

Nota: se pegarmos um sistema homogêneo (ex: água limpa) e juntarmos com outro sistema homogêneo (ex: um cubo de gelo) formaremos um sistema heterogêneo constituído por duas partes homogêneas, a estas partes do sistema damos o nome de Fases. Então:

Fase: É cada parte homogênea do sistema, física ou quimica­mente diferente, limitada por superfície de separação visível com ou sem aparelhos de aumento

Dessa forma, podemos concluir que todo sistema homogê­neo é constituído de apenas uma fase e um sistema heterogê­nea, no mínimo, de duas fases.

Substância Pura: é a matéria formada por partículas quimi­camente iguais. Estas partículas podem ser moléculas, íons ou átomos neutros.

Vamos agora fazer uma analise destas duas substâncias apresentadas: o gás hidrogênio e a água supondo que pu­déssemos separar uma molécula de cada sistema, tal como o desenho abaixo:

Observe que a molécula de hidrogênio é formada por átomos iguais e a molécula da água é formada por átomos diferentes; então podemos definir:

Substância pura simples: é aquela formada por partículas contendo apenas um elemento químico.

 

Substância pura composta: é aquela formada por partículas que contêm mais de um elemento químico.

 

Mistura: sistema contendo duas ou mais substâncias.

 

A já discutida classificação de um sistema de acordo com a visualização é muito empregada no caso de misturas:

  1. Mistura Homogênea: aquela que não apresenta superfície de separação entre as substâncias com ponentes. Possui apenas uma fase.
  2. Nota: É comum encontrarmos a nomenclatura solução para estas misturas. Mistura Heterogênea: aquela que apresenta superfície de separação entre as substâncias componentes. Possui, no mínimo 2 fases.

 

2) Como conhecer, na prática, uma substância pura:

Seria fácil reconhecer, na prática, se um sistema é substância pura ou é uma mistura, se pudéssemos enxergar as molé­culas ou os átomos. Mas isto ainda não é possível, por isso existem métodos de análise que podem determinar com muita precisão se uma substância é pura ou não. Uma característica bastante importante que analisa na práti­ca é a mudança de estado.

  1. Toda substância pura, quando aquecida ou resfriada, mantém a temperatura constante no momento da mudança de estado.
  2. As misturas comuns, quando aquecidas ou resfriadas, não mantém em nenhum momento a temperatura constante.

 

3) Gráfico de mudança de estado:

a) Substância pura

Como uma substância pura não altera sua temperatura durante a mudança de estado se for traçado um gráfico de temperatura em função do tempo observaremos uma figura como a exemplificada abaixo:

Note que as temperaturas x e y não variam com o tempo.As regiões onde não se nota variação de temperatura são cha­madas de patamares. Toda substância pura apresenta dois patamares, um de fusão e o outro de ebulição.

 

b) Mistura

Como a mistura não mantêm a temperatura constante teremos uma figura como a exemplificada abaixo , onde não existe a ocorrência de patamares.