Medidas químicas

Como a Química é uma ciência dita como exata, seu estudo é baseado em aspectos quantitativos e, portanto, torna-se fundamental entender o significado de medir.

Medir significa comparar duas grandezas de mesma natureza, tomando uma delas como padrão.

Por exemplo, dizer que uma pessoa mede 2 metros, significa dizer que esta pessoa é 2 vezes maior que um comprimento padrão adotado, no caso, o metro. Para se fazer essa comparação de medidas é fundamental definir padrões, que são chamados de unidades de medida. Os múltiplos e submúltiplos do padrão são indicados por prefixos.

A sua pontuação geral em "Minha página" no Estudejogando.com.br é indicada utilizando estes prefixos. A tabela abaixo apresenta os principais prefixos do SI:

Prefixo Símbolo Escala curta Equivalente decimal

quilo

k

Milhar

1000

hecto

h

Centena

100

deca

da

Dezena

10

   

Unidade

1

deci

d

Décimo

0,1

centi

c

Centésimo

0,01

mili

m

Milésimo

0,001

 

O Sistema Internacional de Unidades

Em 1960 foi desenvolvido o Sistema Internacional de Unidades (sigla SI), padronizando as unidades em torno de sete unidades básicas:

  • metro para comprimento
  • quilograma para massa
  • segundo para tempo
  • ampere para corrente elétrica
  • kelvin para temperatura termodinâmica
  • candela para intensidade luminosa
  • mole para a quantidade de substâncias

As unidades do SI podem mudar com o tempo, na medida em que a tecnologia e precisão de medição avançam, as definições das unidades também podem ser modificadas.

Este sistema tem sido quase universalmente adotado. Apenas três países das 203 nações não adotaram oficialmente o SI como seu principal ou único sistema de medição, estes países são: Myanmar, Libéria e Estados Unidos.

A seguir será feita uma descrição de alguns tipos de unidades de medida mais utilizadas em Química.

 

Comprimento

O comprimento é a grandeza que expressa a distância entre dois pontos.

A palavra comprimento também pode ser sinônimo de "distância". Quando se mede a distância entre dois pontos na vertical o comprimento é chamado de altura. Quando a medida é feita na horizontal é chamado de largura. É considerado como uma das grandezas físicas fundamentais.

Dois observadores poderiam medir o comprimento do mesmo objeto e obter resultados diferentes, por isso esta unidade não é uma propriedade intrínseca de nenhum objeto. Para aprofundar neste conceito pesquise sobre teoria especial da relatividade (Albert Einstein; 1905).

No SI, a unidade básica do comprimento é o metro (símbolo m). O centímetro e o quilômetro derivam do metro, e são unidades utilizadas habitualmente.

O comprimento é uma medida de uma só dimensão, enquanto a área é uma medida de duas dimensões (comprimento quadrado), e o volume é uma medida de três dimensões (comprimento cúbico).

Área

É a quantidade de espaço ocupado em uma superfície.

A área de uma superfície retangular é determinada multiplicando-se a largura pela altura do retângulo:

A = largura · altura

No SI, a unidade-padrão de área é o metro quadrado (m²).

Volume

Volume é a extensão de espaço ocupado por um corpo.

O volume de um corpo com a forma de um cubo é determinado multiplicando-se seu comprimento por sua altura e por sua largura.

V = comprimento · altura · largura

No SI, a unidade-padrão de volume é o metro cúbico (m³). No entanto, a unidade mais usada em Química é o litro (l).

No sistema métrico, o litro é considerado como um nome especial para o decímetro cúbico (dm³).

1 litro equivale a 0,001 m³

volume

Massa

Massa é a quantidade de matéria que um corpo possui.

A determinação da massa de um corpo é feita pela comparação da massa desconhecida desse corpo com outra massa conhecida, um padrão. Para esta determinação é utilizado um aparelho chamado balança. No SI, a unidade padrão de massa é o quilograma (kg).

Balança

Temperatura

A temperatura relaciona-se com o estado de agitação das partículas que formam um corpo e com a capacidade desse corpo de transmitir ou receber calor.

 

Agitação partículas

Os valores de temperatura são determinados por um aparelho chamado termômetro, que consiste de um fino tubo de vidro graduado e parcialmente cheio de mercúrio ou álcool colorido. À medida que a temperatura aumenta, o líquido se expande e se move ao longo do tubo.

A graduação do tubo indica a variação de temperatura do líquido. Essa graduação é a escala termométrica do aparelho. A escala de graduação mais comumente usada nos trabalhos científicos é a escala Celsius (ºC). Ela tem como referência o congelamento e a ebulição da água ao nível do mar, que correspondem, respectivamente, a 0 ºC e 100 ºC. A escala centígrada recomendada pelo SI é a Kelvin (K), também conhecida como escala absoluta.

A ideia de se propor a escala Kelvin surgiu das discussões em torno de temperaturas máximas e mínimas que podem ser atingidas por um corpo. Verificou-se que não há, teoricamente, um limite superior para a temperatura que um corpo pode alcançar. Entretanto, observou-se que existe um limite natural para a mínima temperatura. Estudos realizados em grandes laboratórios mostraram que é impossível obter uma temperatura inferior a -273,15 °C. Esta temperatura é denominada zero absoluto. Na realidade, o zero absoluto é uma temperatura limite que não pode ser alcançada, tendo-se, entretanto, alcançado valores muito próximos a ela.

Para fazer a transformação de Celsius para Kelvin ou o contrário, basta seguir a regra:
  • temperatura em Kelvin = temperatura em Celsius + 273,15
  • temperatura em Celsius = temperatura em Kelvin - 273,15

Termômetro

 

Força

Faremos uma abordagem superficial sobre o conceito de força, pois para compreender com maior clareza é necessário estudar as leis de Newton na disciplina Física e entender o conceito de vetor.

Força é qualquer agente externo que modifica o movimento de um corpo que está livre ou causa deformação quando o corpo está fixo.

A força, por ser um vetor, tem dois elementos: a magnitude e a direção.

É um conceito comum no nosso quotidiano e está frequentemente associado à noção de força mecânica, como por exemplo, no caso da força que fazemos para empurrar um caixote, para levantá-lo, atirá-lo, puxá-lo.

A segunda Lei de Newton ou princípio fundamental da dinâmica diz que, a força aplicada a um objeto é igual à massa do objeto multiplicado por sua aceleração.

F = m . a

Onde:

  • F é a força aplicada;
  • m é a massa do corpo;
  • a é a aceleração do corpo;

Em homenagem ao cientista Isaac Newton, a unidade SI de força é o newton (N) que equivale a kg . m/s²

Pressão

Pressão é a força normal (perpendicular) exercida por unidade de área.

A Terra está envolvida por uma camada de ar que tem espessura aproximada de 800 km. Essa camada de ar exerce pressão sobre os corpos: a pressão atmosférica. A unidade chamada atmosfera padrão (símbolo atm) corresponde à pressão exercida pela atmosfera ao nível do mar.

Pelo Sistema Internacional, a unidade-padrão é o pascal (Pa). Equivale a força de 1 N aplicada uniformemente sobre uma superfície de 1 m². que se relaciona com a unidade atmosfera na seguinte proporção:

1 atm = 101 325 Pa

pressão

Densidade

Densidade é a relação (razão) entre a massa de um material e o volume por ele ocupado.

A expressão que permite calcular a densidade é dada por: d = massa/volume

A unidade SI para a densidade é quilogramas por metro cúbico (kg/m³).

densidade = massa/volume

 

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