Matéria

A matéria é um conceito fundamental que permeia todas as áreas das ciências naturais, e nesse contexto é essencialmente tudo o que ocupa espaço e possui massa. Isto é, desde os menores componentes conhecidos, como quarks e léptons, até as vastas estruturas cósmicas que compõem o universo. Basicamente ela constitui toda substância física do mundo ao nosso redor.

Nesse sentido, na física e na química, essa compreensão nos permite desvendar os mistérios da composição dos objetos, entender as leis que regem as interações entre diferentes substâncias e explorar as mudanças de estados que a matéria pode sofrer. Portanto, esse conceito não apenas fundamenta a ciência moderna em sua busca pelo conhecimento do universo físico, mas também impacta diretamente nossa vida cotidiana, desde a tecnologia que utilizamos até a compreensão de fenômenos naturais.

Leia também: Átomo — a partícula fundamental que compõe a matéria

Resumo sobre matéria

• Matéria é tudo o que tem massa e ocupa espaço.

• É composta por átomos, que por sua vez são formados por prótons, nêutrons e elétrons.

• Existem três estados principais de matéria: sólido, líquido e gasoso.

• Pode ser classificada em substâncias puras (elementos e compostos) e misturas.

• A energia e a matéria estão relacionadas pela famosa equação E = mc² de Einstein.

• Pode mudar de estado físico por meio de processos como fusão, vaporização e sublimação.

• As propriedades da matéria incluem massa, volume, inércia, impenetrabilidade, divisibilidade e compressibilidade.

• Pode armazenar energia em diversas formas, como energia cinética e energia potencial.

O que é matéria?

Matéria é tudo o que ocupa lugar no espaço e possui massa; em outras palavras, é tudo que é físico, inclusive a nível microscópico, como bactérias e protozoários e vírus, bem como as partículas atômicas e subatômicas as quais são incapazes de serem vistas a olho nu, como átomos, prótons, nêutrons e elétrons. Portanto, tudo ao nosso redor, desde o ar que respiramos até as rochas e plantas, é matéria.

Propriedades da matéria

As propriedades da matéria, de modo geral, são características intrínsecas comuns a todos os tipos de matéria, podendo ser observadas sem que a composição da substância seja alterada. Nesse caso, podemos dividi-las em gerais e específicas, conforme explicamos na tabela a seguir:

Para saber mais detalhes sobre as propriedades da matéria, clique aqui.

Tipos de matéria

A matéria pode ser classificada basicamente em dois tipos, as quais variam de acordo com a composição. São elas as substâncias puras e as misturas. Além disso, veremos que dentro dessa divisão ainda existem subclassificações, conforme o fluxograma:

Entenda melhor cada conceito:

• Substâncias puras: São materiais formados por apenas um tipo de átomo ou molécula. Podem ser classificadas em dois grupos:

  • Elementos: São substâncias formadas por átomos iguais. Por exemplo, o oxigênio (O₂) é um elemento formado por moléculas que contêm dois átomos de oxigênio ligados entre si.

  • Compostos: São formados por átomos de diferentes elementos quimicamente ligados. Por exemplo, a água (H₂O) é um composto formado por átomos de hidrogênio e oxigênio ligados entre si.

• Misturas: São materiais formados pela combinação de duas ou mais substâncias puras, sem que ocorra uma reação química entre elas. Nesse contexto, elas podem ser classificadas em dois tipos:

  • Homogêneas: Também chamadas de soluções, são misturas uniformes, onde não é possível distinguir visualmente os componentes. Exemplos: água salgada, ar e sangue.

  • Heterogêneas: São misturas não uniformes, onde é possível distinguir visualmente os componentes. Exemplo: granito, que é uma mistura de minerais.

Vale ressaltar que essa classificação é importante porque cada tipo de matéria tem propriedades específicas que a distinguem das outras, e isso afeta como elas interagem e se comportam em diferentes situações.

Para saber mais sobre os tipos de matéria, clique aqui.

Composição da matéria

A composição da matéria refere-se aos diferentes componentes que a constituem. Sendo assim, até aqui você já deve ter compreendido que ela é formada por pequenas partículas chamadas átomos, as quais são tão pequenas que não conseguimos vê-las a olho nu. Nesse contexto, esses átomos se combinam para formar moléculas que, por sua vez, são grupos de átomos ligados entre si.

Logo, diante de uma variedade de substâncias que temos na natureza, percebe-se que existem diferentes tipos de átomos, cada um com suas próprias características e propriedades. Não obstante, eles são constituídos por partículas ainda menores, como prótons, nêutrons e elétrons, os quais, respectivamente, possuem carga positiva, neutra (ou seja, não têm carga) e negativa. Portanto, a combinação dessas partículas determina as propriedades de um átomo e, consequentemente, das substâncias que ele forma.

Para melhor compreensão da composição da matéria, a seguir, veja a ilustração da extensão desse conceito:

Nesse contexto, quando os átomos se combinam para formar moléculas, eles podem fazer isso de diferentes maneiras, criando uma variedade infinita de substâncias com propriedades únicas. Por exemplo, a água é formada por moléculas que contêm dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio (H₂O), enquanto o dióxido de carbono é formado por moléculas que contêm um átomo de carbono e dois átomos de oxigênio (CO₂).

Estados físicos da matéria

Os estados físicos da matéria caracterizam o comportamento de agregação das partículas, ou seja, são formas diferentes em que a matéria pode existir, dependendo da temperatura e pressão, sendo os três estados principais sólido, líquido e gasoso. Diante disso, vejamos a seguir uma breve descrição sobre cada um deles:

• Sólido: No estado sólido, as partículas (átomos, moléculas ou íons) estão muito próximas uma das outras e organizadas em uma estrutura regular, fazendo com que os sólidos tenham forma e volume definidos, como, por exemplo, o gelo, o ferro e o plástico.

• Líquido: Nesse caso, as partículas estão mais afastadas do que no estado sólido, permitindo que elas se movam umas sobre as outras. Vale destacar que os líquidos têm volume definido, mas não possuem forma própria, ou seja, eles se adaptam ao recipiente que os contém. Como exemplos, temos a água, o álcool e o óleo.

• Gasoso: Nesse estado as partículas estão muito afastadas umas das outras e se movem livremente, ocupando todo o volume disponível do recipiente, uma vez que os gases não têm forma nem volume definidos, como o oxigênio, o hidrogênio e o dióxido de carbono.

• Plasma: Além dos estados sólido, líquido e gasoso, há também o plasma, que é um estado menos comum na Terra, mas muito presente no universo. Ele é formado por partículas eletricamente carregadas e é encontrado em fenômenos como relâmpagos e em estrelas, como o Sol.

Veja a seguir a ilustração das fases da matéria e os fenômenos envolvidos.

Vale lembrar ainda que os estados físicos da matéria podem ser alterados por mudanças na temperatura e pressão, resultando em processos como a fusão (sólido para líquido), a vaporização (líquido para gasoso) e a sublimação (sólido para gasoso sem passar pelo estado líquido).

Para saber mais sobre os estados físicos da matéria, clique aqui.

Matéria e energia

Matéria e energia estão intimamente conectadas, isto é, uma acompanha a outra. Seja pela capacidade da matéria em absorver, armazenar e transferir energia ou pela energia liberada durante a quebra de ligações químicas, o fato é que não se pode separá-las. Como assim? Pois bem, no tópico anterior falamos dos estados físicos da matéria e, como você viu, para que haja mudança no estado de agregação das partículas é necessário que seja fornecida energia para afastá-las ou retirada para aproximá-las.

Nesse sentido, a quantidade de energia fornecida não é forte o suficiente para romper as ligações existentes entre os átomos das moléculas, servindo somente para alterar o seu estado físico. Contudo, à medida que se fornece mais energia, poderá haver uma quebra de ligações favorecendo as reações químicas e consequentemente a formação de novas substâncias, o que caracteriza as reações não espontâneas. Assim, vale destacar que a pressão sob a qual a reação ocorre também irá influenciar no processo.

Por outro lado, em reações espontâneas, ou seja, aquelas em que não necessitam de energia externa para que aconteçam, há uma liberação de energia quando ocorrem. Não obstante, é importante destacar que a energia liberada ou absorvida, em ambos os casos, depende da entalpia total da reação (soma da energia das ligações rompidas com a energia das ligações formadas).

Ademais, esse assunto vai além do contexto da química, pois a relação entre matéria e energia é fundamental na física moderna e é descrita pela famosa equação de Einstein que está disposta a seguir:

Essa equação mostra que a energia (E) e a massa (m) estão relacionadas de forma direta: uma pequena quantidade de massa pode ser convertida em uma grande quantidade de energia, e vice-versa. Porquanto, isso significa que a matéria pode ser vista como uma forma concentrada de energia.

• Exemplo:

Na fusão nuclear, átomos leves, como os isótopos de hidrogênio, se combinam para formar átomos mais pesados, liberando uma quantidade enorme de energia. Nesse processo, uma pequena parte da massa dos átomos originais é convertida em energia conforme ilustrado abaixo, de acordo com a equação de Einstein.

Além disso, a matéria também pode armazenar energia de outras formas. Por exemplo, em um objeto em movimento, como um carro, a energia cinética está associada à sua massa e velocidade. De modo análogo, ela pode armazenar também na forma de energia potencial, como um objeto levantado em relação à superfície da Terra, que tem energia potencial gravitacional.

Diferença entre matéria, corpo e objeto

Diante de vários conceitos sobre esse assunto, é importante saber a diferença entre matéria, corpo e objeto, pois eles mudam de acordo com o contexto no qual estão inseridos, principalmente quando o tema envolve física e química. Portanto, veja a seguir a principal diferença entre esses termos:

De modo geral, podemos definir que a matéria é a substância que forma os corpos e objetos físicos, enquanto corpo e objeto referem-se aos próprios entes físicos, contudo este último possui um propósito de aplicação.

Exercícios resolvidos sobre matéria

Questão 1

(Vunesp) Consideram-se arte rupestre as representações feitas sobre rochas pelo homem da pré-história, em que se incluem gravuras e pinturas. Acredita-se que essas pinturas, em que os materiais mais usados são sangue, saliva, argila e excrementos de morcegos (cujo hábitat natural são as cavernas), têm cunho ritualístico.

(www.portaldarte.com.br. Adaptado.)

Todos os materiais utilizados para as pinturas, citados no texto, são

A) Substâncias compostas puras.

B) De origem animal.

C) Misturas de substâncias compostas.

D) De origem vegetal.

E) Misturas de substâncias simples.

Resolução:

Alternativa C.

Primeiro, é importante salientar que substâncias compostas são aquelas que possuem mais de um tipo de elemento em sua composição. Por exemplo, a água é composta por oxigênio e hidrogênio. Portanto, todos os materiais citados são misturas de várias substâncias compostas, como é o caso do sangue, que é uma mistura de água, proteínas, plaquetas, eritrócitos, leucócitos, hormônios e nutrientes.

Questão 2

(PUC) Durante a organização de um laboratório, um aluno percebeu que uma substância sólida e incolor estava armazenada em um recipiente sem identificação. Para tentar identificar qual substância era aquela, o aluno determinou quatro propriedades da matéria:

I. Densidade

II. Massa

III. Temperatura de fusão

IV. Volume

Dentre as propriedades, quais são as que melhor orientariam o aluno na identificação dessa substância?

A) I e II

B) II e IV

C) I e III

D) III e IV

Resolução:

Alternativa C.

Embora as quatro opções sejam propriedades da matéria, devemos lembrar que apenas as propriedades específicas podem ser utilizadas para identificar uma substância, pois elas são únicas para cada entidade química. Sendo assim, dentre os itens apresentados, somente a densidade e a temperatura de fusão são consideradas propriedades específicas, enquanto o volume e a massa são propriedades gerais. Portanto os itens “I” e “III” são os corretos.

Fontes

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Os estados da matéria. In: PRINCÍPIOS DE QUÍMICA: QUESTIONANDO A VIDA MODERNA E O MEIO AMBIENTE. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018. p. 1–28.

BROWN, T. L. et al. Introdução: matéria e medidas. In: QUÍMICA: A CIÊNCIA CENTRAL. 13. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil., 2016. p. 2–19.

FELTRE, R. Conhecendo a matéria e suas transformações. In: QUÍMICA GERAL. 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004. v. 1, p. 12–23.