SUBSTÂNCIAS
O que há em comum entre o gás nitrogênio, constituinte do ar, e o açúcar colocado em um copo de leite? Questões desse tipo são complexas e, na verdade, constituem uma das mais importantes preocupações dos químicos: o estudo das substâncias.
O nosso planeta é constituído por um vasto conjunto de milhões de substâncias, incluindo-se também todas aquelas que constituem os organismos vivos.
Mas, afinal, o que é uma substância? Quais as características principais do carbonato de cálcio, encontrado no mármore, ou do ácido fosfórico encontrado na Coca-Cola?
A princípio, vamos observar a água, substância essencial para a vida e que recobre a maior parte da superfície da Terra.
Analisando uma porção de água pura, não importando a sua origem, sempre apresentará propriedades físicas constantes tais como: congelará a 0oC e ferverá a 100ºC ao nível do mar e terá densidade de 1,0 kg/L a 25oC. Além disso, uma análise revelará também que 100 g de água são constituídos por 88,9 g de oxigênio (88,9%) e 11,1 g de hidrogênio (11,1%). Em outras palavras, se a análise de um material apresentar todas essas propriedades físicas, podemos concluir que a amostra analisada é de água pura.
As propriedades físicas são específicas para cada substância e nos permitem caracterizá-las, e é assim que as identificamos.
Veja uma comparação:
Uma pessoa é caracterizada pelos dados de sua cédula de identidade.
Thamires Ferreira dos Santos
Filiação: Hélio Ferreira e Célia Magnolia
Naturalidade: Ourolândia - BA
Data de Nascimento: 03 de fevereiro de 1995
Sexo: feminino
Nacionalidade: brasileira
Cor: mulata
Registro Geral: 46.1484.0000
Água
Líquida, incolor, inodora, insípida
Ponto de fusão: 0oC (ao nível do mar)
Ponto de ebulição: 100oC (ao nível do mar)
Densidade: 1 g/cm3 (4oC ao nível do mar)
Portanto, uma substância pura ou espécie química pode ser conceituada como sendo um material com propriedades físicas características, com valores que servem para sua identificação.
FÓRMULAS DAS SUBSTÂNCIAS
As ciências se comunicam por meio de códigos. A música, por exemplo, utiliza símbolos para representar os variados sons, e desta forma, uma partitura musical será acessível a qualquer músico do mundo.
A Química também possui os seus códigos e, sem dúvida, os mais importantes são os símbolos dos elementos químicos e as fórmulas das substâncias.
No caso da substância água, foi verificado experimentalmente, que:
→ A água era formada pelos elementos químicos hidrogênio e oxigênio.
→ Em qualquer quantidade de água, os átomos de hidrogênio e oxigênio estavam combinados na proporção de 2:1, respectivamente.
Em função destas observações, concluiu-se que a água passou a ser representada pela fórmula H2O.
H2O1ou H2O
onde os números 1 e 2, denominados de índice, indicam a quantidade de átomos de cada elemento químico. Normalmente, o índice 1 não é escrito.
CONCEITO DE MOLÉCULAS E AGLOMERADOS IÔNICOS
Na evaporação da água de uma piscina, ou no congelamento da superfície de um lago, ocorre destruição ou formação de novas substâncias?
Certamente, perguntas deste tipo foram as primeiras que os cientistas que tentavam identificar a estrutura da água.
No entanto, evidências experimentais mostraram que a água, nos estados sólido, líquido ou gasoso, sempre era constituída por muitos conjuntos de átomos, formados por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Cada um destes conjuntos passou a ser chamado demolécula e representado pela fórmula H2O.
Observe, que a fórmula H2O é um código que possui duas interpretações:
H2O é a fórmula da substância água.
H2O é a fórmula da molécula de água que apresenta um modelo:
Na molécula, há um certo número de átomos ligados uns aos outros.
Nos aglomerados iônicos existem os chamados íons, que são átomos ou grupo de átomos carregados eletricamente; por exemplo, no sal de cozinha (NaCl) existem íons positivos (cátions) de sódio (Na+) e íons negativos (ânions) de cloro (Cl-) que se mantém unidos em função da atração elétrica.
Vejamos alguns exemplos:
Ex.: (1)
Substância química: hidrogênio (gás incolor, combustível, menos denso que o ar e por isso usado em balões meteorológicos)
Molécula:
Fórmula: H2
Ex.: (2)
Substância química: cloreto de sódio (constituinte do sal de cozinha)
Aglomerado iônico:
Fórmula: NaCl
SUBSTÂNCIA SIMPLES
Quando a água é submetida a um processo denominado de eletrólise, ela se decompõe em duas outras substâncias, o gás hidrogênio e o gás oxigênio. Representando este processo através de fórmulas teremos:
2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)
Observe que o gás hidrogênio e o gás oxigênio são constituídos por átomos de um mesmo elemento químico. Neste caso, o gás hidrogênio e o gás oxigênio são classificados como substâncias simples.
Portanto podemos definir substância simples como aquela formada por átomos iguais, ou seja, átomos de um mesmo elemento químico.
O gás hidrogênio e o gás oxigênio são constituídos por 2 átomos do elemento hidrogênio e do elemento oxigênio, respectivamente. Neste caso, dizemos que o gás hidrogênio e o gás oxigênio são moléculas biatômicas com atomicidade igual a 2.
Exemplos:
Substância | Fórmula | Atomicidade | Observação |
Oxigênio | O2 | 2 | Molécula biatômica: possui 2 átomos de oxigênio |
Ozônio | O3 | 3 | Molécula triatômica: formada por três átomos de oxigênio |
Fósforo branco | P4 | 4 | Molécula tetratômica: constituída por quatro átomos de fósforo |
Enxofre | S8 | 8 | Molécula octatômica: em cada molécula há 8 átomos de enxofre |
Neônio | Ne | 1 | Os átomos de neônio, em condições ambiente, não se combinam. Nesse caso, pode-se dizer que sua molécula é Monoatômica |
Carbono | (C)n ou C | Indeterminada | n indica uma sucessão infinita de átomos, limitada apenas pelo tamanho do corpo |
Ferro | (Fe)n ou Fe | Indeterminada | Os metais são formados por sucessões infinitas de átomos |
SUBSTÂNCIA COMPOSTA OU COMPOSTO QUÍMICO
No caso anterior, vimos que a decomposição da água (H2O) originava duas substâncias simples: o gás hidrogênio (H2) e o gás oxigênio (O2), constituídos de átomos de um mesmo elemento químico.
E a água? Observe que a molécula H2O é constituída por átomos de elementos químicos diferentes: hidrogênio (H) e oxigênio (O). Neste caso, a água é classificada como substância composta ou composto químico.
Portanto podemos definir substância composta ou composto químico como aquela formada por átomos de dois ou mais elementos químicos.
Exemplos:
Substância | Fórmula | Elementos | Átomos |
Água | H2O | Hidrogênio Oxigênio | 2 átomos de hidrogênio 1 átomo de oxigênio |
Gás carbônico | CO2 | Carbono Oxigênio | 1 átomo de carbono 2 átomos de oxigênio |
Glicose | C6H12O6 | Carbono Hidrogênio Oxigênio | 6 átomos de carbono 12 átomos de hidrogênio 6 átomos de oxigênio |
Cloreto de sódio | NaCl | Sódio Cloro | 1 átomo de sódio 1 átomo de cloro |
(fonte: aqui)
