Sistema, substância e mistura.

A partir de agora desenvolveremos os conceitos normalmente abordados quando se define matéria (link). Houve um salto de várias postagens até chegar aqui, este salto se faz necessário para que os significados de sistema, substância, substância pura e mistura sejam construídos em bases firmes.

Comecemos por definir sistema: é uma parte do universo que se deseja estudar. Parece besta, mas fica pior, olha a figura abaixo.

Chamamos de fronteira a parte que separa o sistema do restante do universo. E o universo? É literalmente todo o resto. E vizinhança é a parte do universo que se encontra do outro lado fronteira em ralação ao sistema, mas próxima.

Vamos aos exemplos: se estudamos a água dentro de uma garrafa tampada e cheia de água. O sistema é a água e a fronteira é a garrafa. Vizinhança é a atmosfera ao redor da garrafa e a superfície sobre a qual a garrafa se apoia, isto se ela não estiver pendurada. Se este experimento for no espaço, pela microgravidade, a garrafa só estará em contato com a atmosfera do laboratório.

Uma sugestão para você me responder nos comentários: se estudarmos uma lata de refrigerante, quem serão o sistema, a fronteira e a vizinhança?

Seguimos o caminho falando de substância. Substância é um tipo de matéria que se distingue das demais por todas as suas propriedades específicas. Parece complicado, mas veja só, a água é a única substância com temperatura de ebulição de 100 °C ao nível do mar, transparente (cuidado com esta afirmação, tem pegadinha) em seu estado líquido e com massa específica 1 g/cm³ (leia um grama por centímetro cúbico). Toda substância diferente da água terá propriedades específicas diferentes dela, sendo, portanto, diferente da água. Por isso gastamos tanto tempo falando de propriedades da matéria sem falar em substâncias.

Mercúrio, único metal líquido à temperatura ambiente. E o fato de ser líquido à temperatura ambiente é, provavelmente, a única coisa que ele tem em comum com a água. Por isto são substâncias diferente.

E substância pura? É uma substância isolada das demais. Suas partículas não estão em contato com partículas de nenhuma outra, exceto pela fronteira do sistema. Que é constituída do material do recipiente que a contém.

Resumindo: definir e exemplificar propriedades específicas da matéria nos permite distinguir uma porção de matéria específica conhecida pelo nome de Substância. Cada substância apresenta seu próprio conjunto de propriedades com valores diferentes das propriedades de outras substâncias.

Caso nos encontremos diante de uma porção de matéria desconhecida, determinar uma ou mais propriedades dela, nos permitirá identificá-la.

E como saber que uma amostra é substância é pura?

Parte do processo de identificação de uma substância é o estudo de uma curva de aquecimento, um gráfico no qual apresentamos a temperatura de uma amostra à medida que o tempo passa e calor (simbolizado por Q e medido em Kcal no gráfico) a ela é fornecido. O normal é que se aqueça a partir do estado sólido e de uma temperatura conhecida.

Substâncias puras apresentam o seguinte gráfico quando aquecidas.

Note a presença de dois trechos horizontais. Eles indicam a fusão e a ebulição do material estudado, que é denominado puro por não sofrer alteração de temperatura durante sua mudança de estado físico. No caso a substância apresenta temperatura de fusão igual a 50 °C (TF = 50 °C) e temperatura de ebulição igual a 150 °C (TE = 150 °C).

E se não for uma substância pura, o que será? Será uma MISTURA.

Uma mistura é um sistema constituído de duas ou mais substâncias e apresentará um comportamento de acordo com o gráfico abaixo:

É característica de um mistura comum, também chamada de ordinária, variar de temperatura durante as transformações de estados físicos. No caso do gráfico acima, houve uma variação de 5 °C durante a fusão e durante a ebulição. Mas isto é uma coincidência, cada mistura quando estudada pode se comportar de formas diferentes e apresentar resultados diferentes.

E as pergunta que cabem agora são as seguintes:

1) Qual o motivo de uma substância pura não variar de temperatura durante a mudança de estados físicos?

2) Se uma substância pura, ou seja, sozinha não varia de temperatura em sua mudança de estado físico, o que acontece com sistema, quando duas substâncias estão juntas, que as faz variarem de temperatura durante a mudança de estado físico? O que faz a temperatura variar?

Se souberes a resposta, deixe-a nos comentários.

Na próxima postagem abordaremos outras categorias de misturas.