Questão 09 - Determine o número de componentes nos seguintes sistemas:
Uma mistura de areia e açúcar
Uma mistura de areia e açúcar
Passo 1
O enunciado pede: determinar o número de componentes do sistema formado por uma mistura de areia e açúcar.
Informações dadas: temos uma mistura composta por dois materiais citados — “areia” e “açúcar” — sem indicação de reação química entre eles nem de transformação.
Informações dadas: temos uma mistura composta por dois materiais citados — “areia” e “açúcar” — sem indicação de reação química entre eles nem de transformação.
Passo 2
Definição útil (explicada devagar): por “componente” entendemos o menor conjunto de espécies químicas independentes necessário para descrever a composição de todas as fases do sistema. Uma fórmula simples que usamos em termodinâmica/química é
onde
é o número de espécies químicas presentes e
é o número de reações químicas independentes que relacionam essas espécies. Aqui “espécies” significa tipos quimicamente diferentes de substâncias (fórmulas diferentes). Vou explicar cada termo:
-
: conte quantas substâncias quimicamente distintas existem no sistema (cada molécula, íon ou composto diferente conta como uma espécie). -
: se algumas dessas espécies estão ligadas por reações químicas que reduzem a independência (por exemplo, se uma se transforma em outra em equilíbrio), então cada reação independente diminui o número de componentes.
Passo 3
Identificar as espécies no nosso caso:
- A “areia” é, em termos escolares, considerada principalmente como dióxido de silício, isto é,
. (Em provas costuma-se admitir essa representação.) - O “açúcar” comum é sacarose, cuja fórmula é
.
Logo temosespécies: e .
Passo 4
Verificar se existe alguma reação química entre elas: areia e açúcar, numa mistura física simples, não reagem entre si; eles permanecem como substâncias separadas. Portanto o número de reações independentes é
.
Passo 5
Aplicar a fórmula:
Interpretação prática: são duas substâncias químicas distintas necessárias para descrever a mistura, por isso o sistema tem dois componentes.
Passo 6
Observação para a prova (tom leve e prático): às vezes bancos de questões tentam confundir perguntando se a mistura é homogênea ou heterogênea — isso afeta o número de fases, não necessariamente o número de componentes. Aqui a informação importante é que há duas espécies diferentes e nenhuma reação entre elas. Se a areia fosse uma mistura complexa de muitos minerais, tecnicamente
seria maior; mas em exercícios escolares assume-se areia =
.
Passo 7
Exemplos rápidos para fixar (fazendo você lembrar na hora da prova):
- Água salgada (sal
+ água ) → . - Mistura de ferro e enxofre (sem reação) →
. - Se tiver
, e em equilíbrio por reação, então e (a reação ), dando componentes — é um exemplo de quando reduz o número de componentes.