Estrutura da matéria 

Divisão da matéria 

A divisão da matéria é uma organização conceitual dos diferentes tipos de substâncias que compõem o universo. A matéria é tudo o que tem massa e ocupa espaço, e ela pode ser classificada em diferentes categorias com base em suas propriedades e composição. As principais divisões da matéria são:

Elementos químicos: São as substâncias puras que não podem ser decompostas em outras substâncias mais simples por meios químicos normais. Os elementos são compostos por átomos, que têm o mesmo número de prótons em seus núcleos. Exemplos de elementos incluem oxigênio, hidrogênio, carbono, ferro e muitos outros.

Compostos químicos: São substâncias formadas pela combinação de dois ou mais elementos em proporções definidas. Os compostos têm propriedades diferentes dos elementos que os compõem. Exemplos de compostos são a água (H2O), o dióxido de carbono (CO2) e o cloreto de sódio (NaCl).

Misturas: São combinações de duas ou mais substâncias em que cada componente mantém suas propriedades distintas. As misturas podem ser homogêneas (quando não é possível distinguir os componentes a olho nu, como a água salgada) ou heterogêneas (quando os componentes são visivelmente distintos, como uma salada).

Estados da matéria: A matéria pode existir em três estados diferentes: sólido, líquido e gasoso. A transição entre esses estados ocorre em função da temperatura e pressão a que a substância está sujeita.

Plasma: É um estado adicional da matéria, pouco comum na Terra, que ocorre em altas temperaturas, ionizando os átomos e tornando-os eletricamente condutores.

Outras classificações: Além dessas divisões básicas, a matéria também pode ser categorizada em termos de suas propriedades físicas e químicas, como matéria orgânica e inorgânica, matéria viva e não viva, matéria condutora e isolante, entre outras.

Essas divisões são úteis para entender a natureza da matéria e suas interações. A química e a física são campos de estudo que exploram amplamente essas classificações e investigam as propriedades e comportamentos da matéria em seus diversos estados e formas.

Estados físicos da matéria, suas características microscópicas e propriedades

Os estados físicos da matéria são as formas em que a matéria pode existir com base em sua estrutura microscópica e nas forças que atuam entre suas partículas constituintes. Os três estados físicos principais são sólido, líquido e gasoso, e existe também um quarto estado chamado plasma. Vamos explorar as características microscópicas e propriedades de cada estado:

Estado Sólido:

   - Características Microscópicas: No estado sólido, as partículas (átomos, moléculas ou íons) estão organizadas em um arranjo tridimensional regular e ordenado. As partículas estão próximas umas das outras e vibram em torno de suas posições de equilíbrio.

   - Propriedades: Os sólidos têm forma e volume definidos, o que significa que mantêm sua forma mesmo quando são submetidos a pressão. Eles também têm alta densidade. Além disso, os sólidos têm um ponto de fusão específico, que é a temperatura em que eles se transformam em líquido.

Estado Líquido:

   - Características Microscópicas: No estado líquido, as partículas estão próximas umas das outras, mas não em uma estrutura ordenada como nos sólidos. As partículas têm maior liberdade de movimento em comparação com os sólidos, permitindo que elas deslizem e fluam umas sobre as outras.

   - Propriedades: Os líquidos têm volume definido, mas não têm forma fixa, assumindo a forma do recipiente em que são colocados. Eles têm uma densidade menor em comparação com os sólidos, mas ainda são mais densos do que os gases. Os líquidos também têm um ponto de ebulição específico, que é a temperatura em que eles se transformam em gás.

Estado Gasoso:

   - Características Microscópicas: No estado gasoso, as partículas estão bem separadas e têm alta energia cinética. Elas se movem rapidamente e colidem entre si e com as paredes do recipiente em que estão contidas.

   - Propriedades: Os gases não têm forma nem volume definidos, pois assumem completamente a forma e o volume do recipiente em que são colocados. Eles têm densidade muito menor em comparação com líquidos e sólidos. Os gases não têm ponto de fusão ou ebulição definidos, pois podem passar de um estado para outro em uma faixa de temperaturas, dependendo da pressão.

Estado Plasma:

   - Características Microscópicas: O plasma é um estado altamente energético da matéria no qual os elétrons são arrancados dos átomos, resultando em uma mistura de íons e elétrons livres.

   - Propriedades: O plasma não tem forma nem volume definidos, assim como os gases, e é altamente condutor de eletricidade devido à presença de cargas elétricas livres. O plasma é menos comum na Terra, mas é o estado predominante da matéria no universo, estando presente em estrelas e outros corpos celestes.

Esses estados físicos da matéria são regidos pelas forças intermoleculares e intramoleculares que atuam entre as partículas. O aumento da temperatura geralmente causa transições entre os estados físicos, pois influencia a energia cinética das partículas e suas interações. Além disso, a pressão também desempenha um papel importante na determinação do estado físico da matéria.

Mudança de estado físico

A mudança de estado físico ocorre quando uma substância passa de um estado para outro, como sólido para líquido, líquido para gasoso, ou vice-versa. Essas mudanças acontecem em determinadas temperaturas e pressões específicas, e estão relacionadas ao fornecimento ou remoção de energia térmica (calor). As principais mudanças de estado físico são a fusão, solidificação, vaporização, condensação, sublimação e deposição. Vamos entender cada uma delas:

Fusão: É a mudança do estado sólido para o líquido, que ocorre quando a substância absorve calor suficiente para superar as forças de atração entre suas partículas. O ponto de fusão é a temperatura específica em que isso acontece para uma determinada substância.

Solidificação: É o processo oposto à fusão, ou seja, a mudança do estado líquido para o sólido. Isso ocorre quando a substância perde calor suficiente para que suas partículas fiquem presas em uma estrutura ordenada.

Vaporização: É a mudança do estado líquido para o gasoso, e pode acontecer de duas formas:

   - Ebulição: Acontece quando a vaporização ocorre em toda a extensão do líquido, resultando na formação de bolhas e na transformação completa do líquido em gás.

   - Evaporação: Ocorre à temperatura ambiente, onde apenas as partículas mais energéticas da superfície do líquido ganham energia suficiente para escapar e se tornarem gás.

Condensação: É o processo oposto à vaporização, ou seja, a mudança do estado gasoso para o líquido. Isso acontece quando o gás perde calor suficiente para que suas partículas percam energia cinética e se juntem novamente para formar um líquido.

Sublimação: É a mudança direta do estado sólido para o gasoso, sem passar pelo estado líquido intermediário. Ocorre quando a substância ganha energia suficiente para romper as forças de atração sólidas diretamente em gás.

Deposição: É o processo oposto à sublimação, ou seja, a mudança direta do estado gasoso para o sólido, sem passar pelo estado líquido. Isso acontece quando o gás perde calor suficiente para que suas partículas se juntem e formem um sólido diretamente.

É importante ressaltar que cada substância tem pontos de fusão e ebulição específicos, que são afetados pela pressão ambiente. Esses pontos característicos são úteis na identificação e no estudo das propriedades das substâncias. Além disso, durante essas mudanças de estado, a temperatura permanece constante até que a mudança seja concluída, mesmo que haja adição ou remoção de calor. Essa constância é conhecida como calor latente e está relacionada à energia necessária para que as partículas superem as forças intermoleculares durante a mudança de estado.

Átomo 

O átomo é a menor unidade fundamental da matéria que possui as propriedades químicas de um elemento. Ele é composto por três partículas subatômicas principais: prótons, nêutrons e elétrons.

Prótons: São partículas carregadas positivamente que se encontram no núcleo do átomo. Cada próton tem uma carga elétrica elementar positiva (+1) e uma massa aproximadamente igual a 1 unidade de massa atômica (u).

Nêutrons: São partículas eletricamente neutras que também se encontram no núcleo do átomo. Os nêutrons não possuem carga elétrica e têm uma massa semelhante à dos prótons (aproximadamente 1 u).

Elétrons: São partículas carregadas negativamente que orbitam em torno do núcleo do átomo. Eles têm uma carga elétrica elementar negativa (-1) e uma massa muito menor em comparação com prótons e nêutrons.

A estrutura básica do átomo consiste em um núcleo central contendo prótons e nêutrons, que representa a maior parte da massa do átomo, cercado por um "envoltório" de elétrons que se movem em órbitas ao redor do núcleo. Essas órbitas, conhecidas como níveis de energia ou camadas eletrônicas, têm diferentes níveis de energia e podem conter um número máximo específico de elétrons.

A identidade química do átomo é determinada pelo número de prótons em seu núcleo, chamado de número atômico. Esse número é representado pela letra "Z". Por exemplo, o hidrogênio tem um número atômico de 1 (Z = 1), o hélio tem um número atômico de 2 (Z = 2) e assim por diante.

Além disso, o átomo pode ter diferentes isótopos. Os isótopos são átomos de um mesmo elemento com o mesmo número de prótons, mas com números diferentes de nêutrons, o que leva a diferenças na massa atômica.

A compreensão da estrutura e das propriedades dos átomos é fundamental para entender a química e a física do mundo ao nosso redor, incluindo a formação de moléculas, substâncias e a composição da matéria em geral.

PRATICANDO!!

1. Qual das seguintes partículas subatômicas é encontrada no núcleo do átomo?

   a) Prótons

   b) Elétrons

   c) Nêutrons

   d) Fótons

2. O que determina a identidade química de um átomo?

   a) Número de elétrons

   b) Número de nêutrons

   c) Número de prótons (número atômico)

   d) Número de núcleons (prótons + nêutrons)

3. Qual é o estado físico da matéria que possui volume definido e forma que se adapta ao recipiente que a contém?

   a) Sólido

   b) Líquido

   c) Gasoso

   d) Plasma

4. O ponto de fusão é a temperatura em que uma substância muda de:

   a) Sólido para líquido

   b) Líquido para sólido

   c) Líquido para gasoso

   d) Gasoso para líquido

5. O que acontece durante a condensação da matéria?

   a) Mudança de líquido para gás

   b) Mudança de gás para líquido

   c) Mudança de sólido para líquido

   d) Mudança de líquido para sólido

6. Quais são as partículas subatômicas carregadas positivamente que se encontram no núcleo do átomo?

   a) Prótons

   b) Nêutrons

   c) Elétrons

   d) Nêutrons e elétrons

7. A mudança de estado físico direta do sólido para o gasoso é chamada de:

   a) Fusão

   b) Solidificação

   c) Vaporização

   d) Sublimação

8. O que acontece quando uma substância passa do estado gasoso para o líquido?

   a) Ebulição

   b) Evaporação

   c) Condensação

   d) Sublimação

9. Qual é o número atômico do hidrogênio?

   a) 1

   b) 2

   c) 3

   d) 4

10. Qual estado físico da matéria é altamente energético e composto por íons e elétrons livres?

    a) Sólido

    b) Líquido

    c) Gasoso

    d) Plasma

Respostas:

1. a) Prótons

2. c) Número de prótons (número atômico)

3. a) Sólido

4. a) Sólido para líquido

5. b) Mudança de gás para líquido

6. a) Prótons

7. d) Sublimação

8. c) Condensação

9. a) 1

10. d) Plasma