Substância

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Água e vapor de água são duas fases do mesmo produto químico ("substância"): diferem em seu estado de agregação (líquido e gás, respectivamente).

Substância ou substância pura, em química, é uma forma constante de matéria caracterizada por suas entidades específicas, como átomos de elementos tais em proporções próprias e moléculas.[1] Outra definição para substância química ou simplesmente substância é um material puro que apresenta composição constante em transições de fase e propriedades físicas com valores característicos sob condições especificadas, cuja representação é feita por sua fórmula química.[2]

As substâncias podem ser formadas de várias maneiras, como formadas por átomos, por moléculas ou por aglomerados iônicos.[3] A água é um exemplo de substância formada por molécula, de fórmula H2O, e o Óxido de Cálcio, a cal, é uma substância formada por aglomerado iônico, de formula unitária CaO.

Até o século XIX tinha-se a visão de que substância simples era sinônima de elemento químico: caso a substância não pudesse ser decomposta em outras ela era entendida como elemento químico, e se a substância permitisse sua decomposição em outras novas substâncias ela era conceituada como substância composta, demonstrando uma visão macroscópica da matéria.

No final do século XIX, com o advento da descoberta do átomo e suas partículas subatômicas, o entendimento de substâncias simples e composta se modificou: substância simples passou a ser compreendida como a matéria formada por apenas um tipo de elemento químico e a substância composta como a matéria formada por átomos de elementos químicos diferentes, compreendendo uma visão microscópica da matéria.[4]

Estabelece-se, então, que substância química seja qualquer matéria formada por uma composição de elementos químicos com propriedades físicas e químicas específicas e particulares.[5]

Todas as substâncias químicas possuem a unidade de sua estrutura (moléculas) iguais entre si e possuem composição e características fixas, não há alteração da temperatura durante os processos de mudanças de estados físicos da matéria (como fusão e ebulição). Sua composição fixa garante que podem ser representados com fórmulas.

Classificação[editar | editar código-fonte]

A substância que é formada por átomos de um único elemento químico (denomina-se elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), ou seja, o mesmo número de prótons) é denominada substância simples. Exemplos:

Uma substância composta por mais de um elemento químico, numa proporção determinada de átomos, é denominada substância composta. Exemplos:

  • Cloreto de Sódio:
  • Água:
  • Metano:
  • Glicose:

As fórmulas químicas heteronucleares destas substâncias podem apresentar como unidades estruturais compostos moleculares, no qual a unidade estrutural é a molécula, e compostos iônicos, em que a unidade estrutural é um conjunto de íons positivos e negativos mais simples.

Duas ou mais substâncias agrupadas constituem uma mistura, sendo divididas em heterogêneas e homogêneas. O leite e o soro caseiro são exemplos de misturas.[5]

Mistura e Substância Pura[editar | editar código-fonte]

Mistura é qualquer sistema formado de duas ou mais substâncias puras, denominadas componentes. Pode ser homogênea, a olho nu e em um microscópio, ou heterogênea, conforme apresente ou não as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão em que seja examinada.[6]

Toda mistura homogênea é uma solução, por definição. Todas as misturas gasosas são homogêneas.

Substância pura é todo material com as seguintes características:

  • Unidades estruturais (moléculas, conjuntos iônicos) quimicamente iguais entre si;
  • Composição fixa, do que decorrem propriedades fixas, como densidade, ponto de fusão e de ebulição, etc.;
  • A temperatura se mantém inalterada desde o início até o fim de todas as suas mudanças de estado físico (fusão, ebulição, solidificação, etc.);
  • Pode ser representada por uma fórmula porque tem composição fixa;
  • Não conserva as propriedades de seus elementos constituintes, no caso de ser substância pura composta;
  • As substancias puras apresentam faixa de PE (ponto de ebulição) e PF (ponto de fusão) constantes;
  • Densidade característica.

Substância simples, composta e alotropia[editar | editar código-fonte]

Substância simples é toda substância pura formada de um único elemento químico. Já as substâncias compostas são formadas por átomos de mais de um elemento químico, como é o caso da água destilada, composta por hidrogênio e oxigênio.[6]

Alotropia é uma definição cuja necessidade surgiu do fato de que, para um mesmo elemento químico (átomos de mesmo Z), muitas vezes existem duas ou mais substâncias simples diferentes. Segundo o GoldenBook da IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry ou União Internacional de Química Pura e Aplicada, em português), alotropia é definida como modificações estruturais de um elemento.[7]

Elemento: Variedades alotrópicas

  • Carbono (C): Diamante (Cn) Grafite (Cn)
  • Oxigênio (O): Oxigênio () Ozônio ()
  • Fósforo (P): Fósforo branco () Fósforo vermelho (Pn)
  • Enxofre (S): Ciclo-hexaenxofre (S6), ciclo-octaenxofre (S8) e ciclododecaenxofre (S12).
Obs.: Enxofre rômbico () e Enxofre monoclínico () não são considerados alótropos mas sim formas cristalinas diferentes (polimorfos) de uma mesma substância cujo constituinte é idêntico: a molécula de ciclo-octaenxofre (S8). Pelo fato de ser o mesmo constituinte (S8), não existindo mudança estrutural das moléculas, as duas formas não podem ser consideradas alotrópicas. Ver definição de Estruturas polimórficas segundo a IUPAC. Ler cap. 16 p. 327, Química Inorgânica Descritiva, 5ª Edição de Geoff Rayner-Canham e Tina Overton.

Grandeza molecular: Substância simples

  • moléculas monoatômicas: gases nobres
  • moléculas diatômicas:
  • moléculas triatômicas:
  • moléculas tetratômicas:
  • moléculas octatômicas:
  • moléculas gigantes (macromoléculas): , todos os metais ()

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. IUPAC (1997). «Chemical Substance». In: A. D. McNaught; A. Wilkinson. Compendium of Chemical Terminology (em inglês) 2 ed. Oxford: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8. Consultado em 5 de março de 2018 
  2. Bellas, Renata Rosa Dotto; Queiroz, Indman Ruana Lima; Lima, Luiza Renata Felix de Carvalho; Silva, José Luis de Paula Barros (2019). «O Conceito de Substância Química e Seu Ensino». Química Nova na Escola. 41 (1): 17–24. ISSN 0104-8899. doi:10.21577/0104-8899.20160143 
  3. «O que é uma substância?». Consultado em 26 de abril de 2018 
  4. DE CASTRO LACERDA, Cristiana; CAMPOS, Angela Fernandes; MARCELINO-JR, Cristiano de Almeida Cardoso. (27 de março de 2012). «Abordagem dos Conceitos Mistura, Substância Simples, Substância Composta». Química Nova na Escola. Vol. 34, (N° 2,): 75-82 
  5. a b «Substância química». InfoEscola. Consultado em 6 de abril de 2022 
  6. a b «Misturas e substâncias puras. Misturas e substâncias». Manual da Química. Consultado em 6 de abril de 2022 
  7. «IUPAC - allotropes (A00243)»