Exercício de Estequiometria

Alguns alunos me solicitaram a indicação de exercícios sobre ESTEQUIOMETRIA.
Aqui estão algumas indicações:

50 exercícios com respostas, envolvendo cálculo com massa molar, volume molar, número de avogrado, leis ponderais, leis volumétricas, cálculos estequiométricos. Antes das questões propostas, há uma breve explicação sobre os conceitos e exercícios resolvidos. http://www.profjoaoneto.com/quimicag/scalculoestequiometrico.htm

5 exercícios de cálculo estequiométrico do simples ao avançado, com resolução bem detalhada. http://www.desconversa.com.br/quimica/tag/estequiometria-exercicios-resolvidos/

10 exercícios resolvidos envolvendo cálculo estequiométrico avançado: http://www.coladaweb.com/exercicios-resolvidos/exercicios-resolvidos-de-quimica/calculo-estequiometrico

Bom estudo,
Prof. Robson Salviano.

Pilhas

Toda pilha é um dispositivo em que ocorre uma reação espontânea de oxidorredução que gera corrente elétrica, que, por sua vez, é aproveitada para fazer algum equipamento funcionar.

Esses dispositivos receberam esse nome porque a primeira pilha a ser criada foi inventada por Alessandro Volta, no ano de 1800, e era formada por discos de zinco e cobre separados por um algodão embebido em salmoura. Tal conjunto era colocado de forma intercalada, um em cima do outro, empilhando os discos e formando uma grande coluna. Como era uma pilha de discos, começou a ser chamada por esse nome.

As pilhas são sempre formadas por dois eletrodos e um eletrólito. O eletrodo positivo é chamado de cátodo e é onde ocorre a reação de redução. Já o eletrodo negativo é o ânodo e é onde ocorre a reação de oxidação. O eletrólito é também chamado de ponte salina e é a solução condutora de íons.

Para você entender como isso gera corrente elétrica, veja o caso de uma das primeiras pilhas, a pilha de Daniell, em que havia um recipiente com uma solução de sulfato de cobre (CuSO_4(aq)) e, mergulhada nessa solução, estava uma placa de cobre. Em outro recipiente separado, havia uma solução de sulfato de zinco (ZnSO_4(aq)) e uma placa de zinco mergulhada. As duas soluções foram ligadas por uma ponte salina, que era um tubo de vidro com uma solução de sulfato de potássio (K₂SO_4(aq)) com lã de vidro nas extremidades. Por fim, as duas placas foram interligados por um circuito externo, com uma lâmpada, cujo acendimento indicaria a passagem de corrente elétrica:

O que acontece é que o zinco tem maior tendência de se oxidar, isto é, de perder elétrons, por isso, o zinco metálico da lâmina funciona como o eletrodo negativo, o ânodo, onde ocorre a oxidação: Zn_{( s)}   ↔  Zn²⁺_(aq) + 2 e^-. Os elétrons perdidos pelo zinco são transportado pelo circuito externo até o cobre, gerando a corrente elétrica que liga a lâmpada. Os íons cobre da solução recebem os elétrons (reduzem-se) e transformam-se em cobre metálico que se deposita sobre a lâmina de cobre. Isso significa que esse é o eletrodo positivo, cátodo, onde ocorre a redução: Cu²⁺_(aq) + 2 e^- ↔  Cu_{( s).}

As pilhas atuais possuem esse mesmo princípio de funcionamento, em que um metal doa elétrons para outro, por meio de uma solução condutora, e é produzida a corrente elétrica. A diferença é que as pilhas usadas hoje são secas, porque não utilizam como eletrólito uma solução líquida, como ocorre na pilha de Daniell.

Hoje existe uma diversidade muito grande de pilhas que são vendidas comercialmente. Entre elas as mais comuns são as pilhas ácidas (de Leclanché) e as pilhas alcalinas.

Ambas possuem o zinco como o eletrodo negativo; já como polo positivo, há uma barra de grafita instalada no meio da pilha envolvida por dióxido de manganês (MnO₂), carvão em pó (C) e por uma pasta úmida. A diferença é que, na pilha ácida, usa-se na pasta úmida o cloreto de amônio (NH₄Cl) e cloreto de zinco (ZnCl₂) – sais de caráter ácido – além de água (H₂O). Já na pilha alcalina, usa-se o hidróxido de potássio (NaOH), que é uma base.

As pilhas de Leclanché são mais indicadas para equipamentos que requerem descargas leves e contínuas, como controle remoto, relógio de parede, rádio portátil e brinquedos. Já as pilhas alcalinas dispõem de 50 a 100% a mais de energia que uma pilha comum do mesmo tamanho, sendo indicadas para equipamentos que exigem descargas rápidas e mais intensas, tais como rádios, tocadores de CD/DVD, MP3 portáteis, lanternas, câmeras fotográficas digitais etc.

Saiba mais sobre quais são os eletrólitos e eletrodos usados nessas e em outros tipos de pilhas, bem como para que tipos de equipamentos elas são mais recomendadas, lendo os artigos relacionados mais abaixo

REAÇÕES QUÍMICAS

REAÇÕES QUÍMICAS

As substâncias podem combinar-se com outras substâncias transformando-se em novas substâncias. Para estas transformações damos o nome de Reações Químicas.

Reação Química é um fenômeno onde os átomos permanecem intactos. Durante as reações, as moléculas iniciais são "desmontadas" e os seus átomos são reaproveitados para "montar" novas moléculas.

No nosso cotidiano, há muitas reações químicas envolvidas, como por exemplo, no preparo de alimentos, a própria digestão destes alimentos no nosso organismo, a combustão nos automóveis, o aparecimento da ferrugem, a fabricação de remédios, etc.

    

EQUAÇÃO QUÍMICA

A forma que representamos a reação química chama-se Equação Química.

Equação Química – é a representação gráfica da reação química.

Nela colocamos os elementos que estão envolvidos na reação, de forma abreviada, e como ela aconteceu, através de símbolos já padronizados.

As Equações Químicas representam a escrita usada pelos químicos e de forma universal, ou seja, é a mesma em qualquer país.

As substâncias que participam da reação química são chamadas de produtos ou reagentes na equação química.

Reagentes (1° membro) – são as substâncias que estão no início da reação. São as que irão reagir, sofrer a transformação.

Produtos (2° membro) – são as substâncias resultantes da reação química.

Exemplo: Duas moléculas de gás hidrogênio juntam-se com uma molécula de gás oxigênio formando duas moléculas de água.

2H₂       +       O₂    →       2 H₂O

reagente                    produto

Observe que o H₂ e o O₂ são reagentes e H₂O é o produto.

Para representar a reação química, utiliza-se uma seta apontando para o lado direito, indicando a transformação.

Em cima da seta, são utilizados alguns símbolos indicando as condições nas quais a reação deve ocorrer.

∆ - calor
aq – aquoso ( em água)
cat – catalisador
λ – energia luminosa

Em cada substância pode haver os seguintes símbolos:
↑ - desprendimento de gás
↓ - precipitação de um sólido

Nas equações químicas, as substâncias podem aparecer com seus estados físicos:
(s) – sólido
(l) – líquido
(g) – gasoso

Exemplo:
C (s)   +  O₂ (g)   →   CO₂ (g)

 Continue estudando sobre as reações químicas no link abaixo:

Click Aqui (Estudo das Rações) 

PROFESSOR ROBSON

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APROVEITEM.
BONS ESTUDOS !!!

FUNÇÕES ORGÂNICAS

POR: PROF.ROBSON

TURMA: 2°ANO            

Os compostos orgânicos se diferenciam dos inorgânicos por apresentarem átomos de carbono distribuídos em cadeias e/ou átomos de carbono ligados diretamente a hidrogênio. Assim, o metano (CH₄) é um composto orgânico, mas o ácido carbônico (H₂CO₃) não.

As moléculas orgânicas podem ser sintetizadas por organismos vivos (sendo assim, naturais) ou em laboratório (artificiais). Entretanto, a definição inicial da química orgânica baseava-se na condição de que apenas seres vivos podiam produzi-las: sendo essa teoria derrubada pelo químico Friedrich Wöhler através da síntese artificial de uréia (orgânica) a partir de cianato de amônio (inorgânico).

Os compostos orgânicos podem ser classificados conforme os átomos constituintes, radicais ligantes ou natureza das ligações. Portanto essas características agrupam os compostos por semelhança que formam, assim, as funções orgânicas:

Hidrocarbonetos

São compostos constituídos por, apenas, átomos de carbono e hidrogênio. Sendo essa função composta por uma ampla gama de combustíveis (metano, propano, acetileno).

Hidrocarboneto – Metano

Alcoóis

Os alcoóis são constituídos por radicais de hidrocarbonetos ligados a uma ou mais hidroxilas. Entretanto, nunca podem ser considerados bases de Arrhenius (pois não liberam essa hidroxila em meio aquoso).

Álcool – Etanol

Fenóis

São cadeias aromáticas (hidrocarbonetos) ligados a uma ou mais hidroxilas. Diferindo-se dos alcoóis, portanto, por apresentarem estrutura em anéis rodeados por grupos OH.

Grupo Funcional Fenol

Éteres

São compostos por um átomo de oxigênio entre duas cadeias carbônicas. Sendo estas cadeias também de hidrocarbonetos (radicais alquila ou arila).

Grupo Funcional Éter

Ésteres

São semelhantes aos éteres por possuírem átomos de oxigênio entre as cadeias carbônicas (radicais). Porém, diferem-se destes por possuírem um grupo carbonilo (CO) também entre os carbonos. Assim, a molécula é estruturada por: radical – carbonilo – oxigênio – radical.

Grupo Funcional Éster

Aldeídos

São formados por um radical orgânico (alifático ou aromático) ligado a um ou mais grupos formilo (HCO).

Grupo Funcional Aldeído

Cetonas

São compostas por dois radicais orgânicos (alifáticos ou aromáticos) ligados entre si pelo grupo carbonilo (CO). É a essa função que pertence a acetona comercial (propanona – CH₃COCH₃).

Grupo Funcional Cetona

Ácidos carboxílicos

São radicais alquila, alquenila, arila ou hidrogênio ligados a pelo menos um grupo carboxílico (COOH). E, geralmente, são ácidos fracos (liberam poucos íons H⁺ em meio aquoso).

Grupo funcional do Ácido Carboxílico

Aminas

São compostos nitrogenados onde até três radicais orgânicos (arila ou alquila) se ligam a um átomo de nitrogênio pela substituição de átomos de hidrogênio da molécula de amônia. De modo que um radical liga-se ao -NH₂, dois radicais a -NH e três radicais a -N.

Grupo Funcional Amina

Amidas

São bem parecidas com as aminas, exceto pela presença do grupo carbonilo. Assim, até três radicais acila (RCO) se ligam a um átomo de nitrogênio pela substituição de átomos de hidrogênio do amoníaco. Ou seja, as amidas possíveis são: RCONH₂, (RCO)₂NH, e (RCO)₃N.

Grupo Funcional Amida

Haletos orgânicos

São compostos formados por halogênios (com NOx -1) que substituem átomos de hidrogênio pela reação de halogenação. É nessa função orgânica que se encontram os CFC (clorofluorcarbonetos).

Grupo Funcional Haleto

Leitura Complementar - separação de misturas

Leitura Complementar

I - ANÁLISE IMEDIATA

Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. Em função disso, é necessário utilizarmos métodos de separação se quisermos obter uma determinada substância.

Para a separação dos componentes de uma mistura,. Ou seja, para a obtenção separada de cada uma das suas substâncias puras que deram origem à mistura, utilizamos um conjunto de processos físicos denominados análise imediata. Esses processos não alteram a composição das substâncias que formam uma dada mistura.

A escolha dos melhores métodos para a separação de misturas exige um conhecimento anterior de algumas das propriedades das substâncias presentes. Assim, se tivermos uma mistura de açúcar e areia, devemos saber que o açúcar se dissolve na água, enquanto a areia não se dissolve.

Muitas vezes, dependendo da complexidade da mistura, é necessário usar vários processos diferentes, numa sequência que se baseia nas propriedades das substâncias presentes na mistura.

Alguns dos métodos de separação são tão comuns que nem pensamos neles como processos de separação, por exemplo, a "escolha" dos grãos de feijão (catação) e a separação de amendoim torrado das suas cascas (ventilação), ou ainda as máquinas existentes em bancos, as quais separam as moedas em função de seus tamanhos (tamisação). Esse processo é também usado para separar laranjas em diferentes tamanhos ou quando usamos uma peneira.

Vamos estudar agora, alguns desses principais processos de separação.

01. SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURAS HETEROGÊNEAS

I - SÓLIDO - SÓLIDO

a) Catação: usando a mão ou uma pinça, separam-se os componentes sólidos.

b) Ventilação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de ar.

c) Levigação: o sólido menos denso é separado por uma corrente de água. A levigação é usada, por exemplo, para separar areia e ouro: a areia é menos densa e por isso, é arrastada pela água corrente; o ouro, por ser mais denso, permanece no fundo da bateia.

d) Separação magnética: um dos sólidos é atraído por um ímã. Esse processo é utilizado em larga escala para separar alguns minérios de ferro de suas impurezas.

e) Cristalização fracionada: todos os componentes da mistura são dissolvidos em um líquido que, em seguida, sofre evaporação provocando a cristalização separada de cada componente. A cristalização fracionada é usada, por exemplo, nas salinas para a obtenção de sais a partir da água do mar. A evaporação da água permite a cristalização de diferentes sais, sendo que o último a ser obtido é o cloreto de sódio (NaCl), usado na alimentação.

f) Dissolução fracionada: um dos componentes sólidos da mistura é dissolvido em um líquido. Por exemplo, a mistura sal + areia. Colocando-se a mistura em um recipiente com água, o sal irá se dissolver e a areia se depositar no fundo do recipiente, podendo agora ser separados pelos seguintes processos: a filtração separa a areia (fase sólida) da água salgada (fase líquida) e com a evaporação da água obteremos o sal.

g) Peneiração: usada para separar sólidos constituintes de partículas de dimensões diferentes. São usadas peneiras que tenham malhas diferentes. Industrialmente, usam-se conjuntos de peneiras superpostas que separam as diferentes granulações.

h) Fusão fracionada: Serve para separar sólidos, tomando por base seus diferentes pontos de fusão. Baseia-se, portanto, num aquecimento da mistura com controle da temperatura.

i) Sublimação: é usada quando um dos sólidos, por aquecimento, se sublima (passa para vapor), e o outro permanece sólido. Exemplo: sal e iodo ou areia e iodo (o iodo se sublima por aquecimento).

Obs.: As principais substâncias que podem ser separadas por sublimação são: o iodo, o enxofre e a naftalina (naftaleno).

II- SÓLIDO - LÍQUIDO

a) Decantação: a fase sólida, por ser mais densa, sedimenta-se, ou seja, deposita-se no fundo do recipiente

Obs.: a separação das duas fases pode ser feita de duas maneiras:

• vira-se lentamente a mistura em um outro frasco;
  
• com o auxílio de um sifão, transfere-se a fase líquida para um outro frasco (sifonação)
  

a) Centrifugação: é uma maneira de acelerar o processo de decantação, utilizando um aparelho denominado centrifuga. Na centrífuga, devido ao movimento de rotação, as partículas de maior densidade, por inércia , são arremessadas para o fundo do tubo.

b) Filtração simples: a fase sólida é separada com o auxílio de papéis de filtro. A preparação do café e o filtro de água são dois exemplos do uso da filtração no dia a dia.

c) Filtração à vácuo: O processo de filtração pode ser acelerado pela filtração à vácuo, onde uma trompa de vácuo "suga" o ar existente na parte interior do kitassato, o que permite um mais rápido escoamento do líquido. Observe o esquema ao lado.

III- LÍQUIDO - LÍQUIDO

Decantação: separam-se líquidos imiscíveis com densidades diferentes; o líquido mais denso acumula-se na parte inferior do sistema. Em laboratório usa-se o funil de bromo, também conhecido como funil de decantação, ou ainda, funil de separação. Num sistema formado por água e óleo, por exemplo, a água, por ser mais densa, localiza-se na parte inferior do funil e é escoada abrindo-se az torneira de modo controlado. A decantação pode ser feita de uma maneira mais rudimentar, utilizando-se um sifão (sifonação).

IV- GÁS - SÓLIDO

a) Decantação: a mistura passa através de obstáculos, em forma de zigue-zague, onde as partículas sólidas perdem velocidade e se depositam.

Industrialmente, esse processo é feito em equipamento denominado câmara de poeira ou chicana, conforme o esquema:

b) Filtração: A mistura passa através de um filtro, onde o sólido fica retido. Esse processo é muito utilizado nas indústrias, principalmente para evitar o lançamento de partículas sólidas na atmosfera. A filtração é também usada nos aspiradores de pó, onde o sólido é retido (poeira) à medida que o ar é aspirado.

02 . SEPARAÇÃO DOS COMPONENTES DE MISTURA HOMOGÊNEA

I- SÓLIDO - LÍQUIDO

Nas misturas homogêneas sólido-líquido (soluções), o componente sólido encontra-se totalmente dissolvido no líquido, o que impede as sua separação por filtração. A maneira mais comum de separar os componentes desse tipo de mistura está relacionada com as diferenças nos seus pontos de ebulição (PE). Isto pode ser feito de duas maneiras:

a) Evaporação: a mistura é deixada em repouso ou é aquecida até o líquido (componente mais volátil) sofra evaporação. Esse processo apresenta um inconveniente: a perda do componente líquido.

b) Destilação simples: a mistura é aquecida em uma aparelhagem apropriada, de tal maneira que o componente líquido inicialmente evapora e, a seguir, sofre condensação, sendo recolhido em outro frasco. Veja como é feita a destilação em laboratório:

Obs.: A entrada de água corrente no condensador deve ser feita pela parte inferior do aparelho para permitir que seu tubo externo esteja sempre completamente preenchido por água fria, que irá sair pela parte superior.

II - LIQUIDO - LÍQUIDO

a)Destilação fracionada: consiste no aquecimento da mistura de líquidos miscíveis (solução), cujos pontos de ebulição (PE) não sejam muito próximos. Os, líquidos são separados na medida em que cada um dos seus pontos de ebulição é atingido. Inicialmente, é separado o líquido com menor PE; depois, com PE intermediário e assim sucessivamente até o líquido de maior PE. A aparelhagem usada é a mesma de uma destilação simples, com o acréscimo de uma coluna de fracionamento ou retificação. Um dos tipos mais comuns de coluna de fracionamento apresenta no seu interior um grande número de bolinhas de vidro, em cuja superfície ocorre condensação dos vapores do líquido menos volátil, ou seja, de maior ponto de ebulição, que voltam para o balão. Enquanto isso, os vapores do líquido mais volátil atravessam a coluna e sofrem condensação fora dela, no próprio condensador, sendo recolhidos no frasco. Só depois de todo o líquido mais volátil ter sido recolhido é que o líquido menos volátil passará por evaporação e condensação.

Obs.: Esse processo é muito utilizado, principalmente em indústrias petroquímicas, na separação dos diferentes derivados do petróleo. Nesse caso, as colunas de fracionamento são divididas em bandejas ou pratos. Esse processo também é muito utilizado no processo de obtenção de bebidas alcoólicas (alambique).

Existem casos de misturas homogêneas de líquidos que não podem ser separadas por processos físicos como, por exemplo a destilação. Isso porque tais misturas destilam em proporções fixas e constantes, como se fossem uma substância pura. Essas misturas são denominadas misturas azeotrópicas. Assim, o álcool etílico forma com a água uma mistura azeotrópica (95,5% de álcool e 4,5% de água) que destila à temperatura de 78,1° C.

Então, para obtermos o álcool anidrido ou álcool absoluto (álcool puro) utilizamos processos químicos. Adicionamos à mistura azeotrópica água e álcool, por exemplo, óxido de cálcio (CaO), que reage com a água produzindo hidróxido de cálcio Ca(OH)₂. A seguir, submetemos a mistura a uma destilação, pois agora somente o álcool destila, sendo portanto, recolhido puro no béquer.

Observe na tabela abaixo, alguns casos de misturas azeotrópicas:

MISTURA AZEOTRÓPICA	PONTO DE EBULIÇÃO
álcool etílico (95,5%) + água (4,5%)	78,1° C
acetona (86,5%) + metanol (13,5%)	56° C
álcool etílico (7%) + clorofórmio (93%)	60° C
ácido fórmico (77,5%) + água (22,5%)	107,3° C

III - GÁS - GÁS

a) Liquefação fracionada: a mistura de gases passa por um processo de liquefação e, posteriormente, pela destilação fracionada.

Obs.: Uma aplicação desse processo consiste na separação dos componentes do ar atmosférico: N₂ e O₂. Após a liquefação do ar, a mistura líquida é destilada e o primeiro componente a ser obtido é o N₂, pois apresenta menor PE (-195,8 ° C); posteriormente, obtém-se o O₂, que possui maior PE (-183 ° C).

b) Adsorção: Consiste na retenção superficial de gases.

Alguma substâncias, tais como o carvão ativo, têm a propriedade de reter, na sua superfície, substâncias no estado gasoso. Uma das principais aplicações da adsorção são as máscaras contra gases venenosos.

II - ANÁLISE CROMATOGRÁFICA OU CROMATOGRAFIA

Esse método, utilizado para a separação e identificação dos componentes de uma mistura, é relativamente recente. Na maioria das cromatografias, os componentes separados são identificados pela sua cor (cromos = cor). A cromatografia tem a vantagem de permitir até mesmo a separação de componentes em quantidades muito pequenas. Existem atualmente vários tipos de cromatografia, sendo que a primeira a ser utilizada foi a cromatografia em papel.

Adiciona-se uma gota da mistura a ser analisada em uma tira de papel de filtro, próximo a uma das extremidades. Depois que a gota da mistura seca, a tira de papel é colocada em um frasco contendo um solvente apropriado, de tal modo que o nível do solvente fique abaixo da gota.

O solvente é absorvido gradativamente pela tira de papel e, devido às diferentes solubilidades e aos diferentes tamanhos das moléculas, os componentes da mistura "sobem" com diferentes velocidades. Com isso, os componentes se separam em diferentes regiões da tira de papel.

Esse processo, além de permitir a determinação do número de componentes presentes na mistura, permite também a identificação das substâncias . Para se conseguir essa identificação, comparam-se os resultados obtidos na cromatografia da mistura com outros resultados obtidos em experiências anteriores, feitas com substâncias puras.

Processo de separação CAP.03

Separação magnética (misturas heterogéneas)

Trata-se de um método de separação específico das misturas com um componente ferromagnético como o cobalto, o níquel e, principalmente, o ferro. Estes materiais são extraídos pelos ímanes, fenómeno que se pode aplicar para reter as suas partículas ou para desviar a sua queda.

 

Separação por sublimação (misturas heterogéneas)

A sublimação é a passagem directa de sólido a gás que sofrem algumas substâncias como o iodo, em determinadas condições de pressão e temperatura. A sublimação pode-se aplicar às soluções sólidas e às misturas, sempre uma das substâncias possa sofrer este fenómeno. Basta aquecer a mistura ou solução à temperatura adequada e recolher os vapores que, quando arrefecem, se vêem submetidos a uma sublimação regressiva, ou seja, passam directamente de gás a sólido.

 

Separação por solução e filtragem (misturas heterogéneas)

Para separar uma mistura sólida, pode recorrer-se a um solvente selectivo e, portanto, à separação por solução. Às vezes é possível encontrar um bom solvente para um dos componentes da mistura que, no entanto, não dissolve o outro ou os outros componentes, obtendo-se uma suspensão.

Filtragem – quando uma suspensão passa através de um papel de filtro, as suas partículas ficam retidas se o diâmetro da malha que forma o papel for suficientemente pequeno.

No caso das partículas sólidas serem muito pequenas pode recorrer-se a um filtro de porcelana porosa. O mais corrente é o filtro de papel, que se dobra em quatro partes, formando-se um cone que se adapta à forma do funil. Existem também filtro de areia, argila e carvão.

 

Decantação (misturas heterogéneas)

Trata-se da separação de dois líquidos ou de um líquido e de um sólido, aproveitando a sua diferença de densidade. Para separar um líquido de um sólido de maior densidade deixa-se repousar durante certo tempo, para que o sólido se deposite no fundo do recipiente. Se as partículas sólidas forem muito pequenas, esse tempo pode prolongar-se por horas ou até mesmo dias. A partir do momento em que se depositou totalmente, inclina-se o recipiente com cuidado até se verter o líquido sem que o sólido seja arrastado. Para a obtenção de melhores resultados pode também ser utilizada uma vareta de vidro como material auxiliar.

A decantação é muito utilizada para separar líquidos imiscíveis, ou seja, líquidos que não se misturam. Para isso, coloca-se a mistura a ser separada num funil de separação (ou funil de decantação ou funil ed bromo). Quando a superfície de separação das camadas líquidas estiver bem nítida, abre-se a torneira e deixa-se escoar o líquido da camada inferior, conforme o desenho:

 

Decantação em funil

 

Permite a separação de líquidos imiscíveis (que não se misturam homogeneamente).

 

Centrifugação (misturas heterogéneas)

Quando numa mistura de sólidos e líquidos, os sólidos possuem uma dimensão muito pequena, não são úteis nem a filtragem nem a decantação. O pequeno tamanho das partículas sólidas provoca uma obstrução dos poros do filtro, tornando a filtragem muito lenta mesmo que se produza vácuo por meio de uma bomba no interior do recipiente, para acelerar a filtragem. Por outro lado, a pequena dimensão das partículas faz com que sejam retidas pelo líquido, de modo que podem demorar muito tempo a depositar-se no fundo do recipiente, tornando ineficaz a decantação. Neste caso, introduz-se a mistura em tubos de ensaio que, colocados numa centrifugadora, giram em posição quase horizontal a grande velocidade, aumentando assim a rapidez com que se deposita o sólido compactado no fundo do tubo. Verte-se o líquido que sobrenada e fica completa a separação.

Centrifugação manual – Existem centrifugadoras industriais de grande valia e eficácia que giram a mais de 20.000 rotações por minuto mas, nos laboratórios continuam a utilizar-se pequenas centrifugadoras que, pelo seu baixo preço e fácil manejo, servem para trabalhos simples que não necessitam de altas velocidades nem de muitos minutos de centrifugação.

 

Dessecação (misturas heterogéneas)

Produz-se aquecendo a amostra directamente à chama, com um aquecedor eléctrico ou numa estufa adequada, com o fim de evaporar o líquido volátil que empapa ou dissolve o sólido. Este permanece no recipiente. A dessecação termina quando se pesa o recipiente com pequenos intervalos de tempo e o seu peso não se altera.

 

Cristalização (misturas homogéneas)

Quando se deseja separar um componente sólido de uma solução líquido-sólido, pode deixar-se evaporar o líquido até que a solução fique saturada. A partir desse momento, o sólido ir-se-á separando em cristais. Pode-se acelerar este processo aumentando a temperatura e o contacto com o ar. Os cristais húmidos podem ser secados com um papel de filtro ou numa estufa, ou por filtragem ou decantação, quando a quantidade de líquido for muito grande.

 

Destilação (misturas homogéneas)

A destilação é eficaz na separação de dois ou mais líquidos solúveis entre si. Cada líquido possui uma temperatura de ebulição própria. Os líquidos podem ser separados por meio de um destilador. Ferve-se uma solução formada por líquidos num destilador, sendo a primeira fracção de líquido que se recolhe a que corresponde ao líquido mais volátil, dado que foi o primeiro a entrar em ebulição. Pode utilizar-se eficazmente sempre que os líquidos misturados ou dissolvidos não possuam temperaturas de ebulição muito parecidas. Em caso contrário é preciso utilizar destilações muito mais complexas.

Destilação fraccionada - para a separação dos componentes das misturas homogéneas líquido-líquido, recorre-se muitas vezes  à destilação fraccionada. Ao aquecer a mistura num balão de destilação, os líquidos destilam-se na ordem crescente de seus pontos de ebulição e podem ser separados. O petróleo é separado em suas fracções por destilação fraccionada, tal como mostra na figura:

 

Flutuação (misturas heterogéneas)

Aplica-se a uma mistura com um líquido de densidade intermediária em relação às dos componentes. O componente menos denso que o líquido flutuará, separando-se assim do componente mais denso, que se depositará. O líquido utilizado não deve, contudo, dissolver os componentes. Também é denominado por sedimentação fraccionada.

 

Cromatografia

Se a mistura a separar nos seus componentes for colorida, este processo permite separar os vários pigmentos, obtendo-se cromatogramas. Para a realização deste processo de separação será imprescindível a utilização de papel absorvente, assim como de um goblé com álcool etílico.

 

Materia e Energia - CAP.02

Matéria
Matéria é tudo o que tem massa e ocupa um lugar no espaço, ou seja, possui volume.
Ex.: madeira, ferro, água, areia, ar, ouro e tudo o mais que imaginemos, dentro da definição acima.
Obs.: a ausência total de matéria é o vácuo.
Corpo
Corpo é qualquer porção limitada de matéria.
Ex.: tábua de madeira, barra de ferro, cubo de gelo, pedra.
Objeto
Objeto é um corpo fabricado ou elaborado para ter aplicações úteis ao homem.
Ex.: mesa, lápis, estátua, cadeira, faca, martelo.
Energia
Energia é a capacidade de realizar trabalho, é tudo o que pode modificar a matéria, por exemplo, na sua posição, fase de agregação, natureza química. È também tudo que pode provocar ou anular movimentos e causar deformações.
Formas de Energia
Energia Cinética
Energia cinética é a energia associada ao movimento e depende da massa (m) e da velocidade (v) de um corpo.
É calculada pela expressão:
E = m.v²
         2
Energia Potencial
É aquela que se encontra armazenada num determinado sistema e que pode ser utilizada a qualquer momento para realizar uma tarefa.
Existem dois tipos de energia potencial: a elástica e a gravitacional.

• A energia potencial gravitacional está relacionada com uma altura (h) de um corpo em relação a um determinado nível de referência.

É calculada pela expressão: Epg = p.h ou Epg = m.g.h

• A energia potencial elástica está associada a uma mola ou a um corpo elástico.

É calculada pela expressão:
Epe = k.x²                  
             2 
K= Constante da mola (varia para cada tipo de mola, por exemplo a constante da mola de um espiral de caderno é bem menor que a constante da mola de um amortecedor de caminhão)
X= Variação no tamanho da mola

Energia Mecânica Total

A energia mecânica total de um corpo é constante e é dada pela soma das energias cinética e potencial.
É calculada pela expressão: Em = Ec + Ep
Obs.: No Sistema Internacional de Unidades (SI), a energia é expressa em joule (J).
Obs II.: Existem outra formas de energia: energia elétrica, térmica, luminosa, química, nuclear, magnética, solar (radiante).
   
Lei da Conservação da Energia
A energias não pode ser criada nem destruída. Sempre que desaparece uma quantidade de uma classe de energia, uma quantidade exatamente igual de outra(s) classe(s) de energia é (são) produzida(s).

Classificação dos Sistemas
A partir das noções de matéria e energia, podemos classificar os sistemas em função da sua capacidade de trocar matéria e energia com o meio ambiente.

Sistema Aberto
Tem a capacidade de trocar tanto matéria quanto energia com o meio ambiente.
Ex.: água em um recipiente aberto (a água absorve a energia térmica do meio ambiente e parte dessa água sofre evaporação).

Sistema Fechado
Tem a capacidade de trocar somente energia com o meio ambiente. Esse sistema pode ser aquecido ou resfriado, mas a sua quantidade de matéria não varia.
Ex.: Um refrigerante fechado.

Sistema Isolado
Não troca matéria nem energia com o sistema.
Obs.: a rigor não existe um sistema completamente isolado.
Ex.: um exemplo aproximado desse tipo de sistema é a garrafa térmica.

Propriedades da Matéria
Propriedades são determinadas características que, em conjunto, vão definir a espécie de matéria.
Podemos dividi-las em 3 grupos: gerais, funcionais e específicas.

Propriedades Gerais
São propriedades inerentes a toda espécie de matéria.

• Massa: é a medida da quantidade de matéria.

Obs.: é importante saber a diferença entre massa e peso. O peso de um corpo é a força de atração gravitacional sofrida pelo mesmo, ou seja, é a força de atração que o centro da terra exerce sobre a massa dos corpos. O peso de um corpo irá varia em função da posição que ele assumir em relação ao centro da terra, enquanto a massa é uma medida invariável em qualquer local. Em Química trabalhamos preferencialmente com massa.

• Extensão: é o espaço que a matéria ocupa, o seu volume.
• Inércia: é a propriedade que os corpos têm de manter o seu estado de movimento ou de repouso inalterado, a menos que alguma força interfira e modifique esse estado.

Obs.: a massa de um corpo está associada à sua inércia, isto é, a dificuldade de fazer variar o seu estado de movimento ou de repouso, portanto, podemos definir massa como a medida da inércia.

• Impenetrabilidade: duas porções de matéria não podem ocupar, simultaneamente, o mesmo lugar no espaço.
• Divisibilidade: toda matéria pode ser dividida sem alterar a sua constituição, até um certo limite ao qual chamamos de átomo.
• Compressibilidade: sob a ação de forças externas, o volume ocupado por uma porção de matéria pode diminuir.

Obs.: de uma maneira geral os gases são mais compressíveis que os líquidos e estes por sua vez são mais compressíveis que os sólidos.

• Elasticidade: Dentro de um certo limite, se a ação de uma força causar deformação da matéria, ela retornará à forma original assim que essa força deixar de agir.
• Porosidade: a matéria é descontínua. Isso quer dizer que existem espaços (poros) entre as partículas que formam qualquer tipo de matéria. Esses espaços podem ser maiores ou menores, tornando a matéria mais ou menos densa.

Ex.: a cortiça apresenta poros maiores que os poros do ferro, logo a densidade da cortiça é bem menor que a densidade do ferro.

Propriedades Funcionais
São propriedades comuns a determinados grupos de matéria, identificados pela função que desempenham.
Ex.: ácidos, bases, sais, óxidos, álcoois, aldeídos, cetonas.

Propriedades Específicas
São propriedades individuais de cada tipo particular de matéria.
Podem ser: organolépticas, químicas ou físicas.
I- Organolépticas
São propriedades capazes de impressionar os nossos sentidos, como a cor, que impressiona a visão, o sabor, que impressiona o paladar, o odor que impressiona o nosso olfato e a fase de agregação da matéria (sólido, líquido, gasoso, pastoso, pó), que impressiona o tato.
Ex.: água pura (incolor, insípida, inodora, líquida em temperatura ambiente)
barra de ferro (brilho metálico, sólida)
II - Químicas
Responsáveis pelos tipos de transformação que cada matéria é capaz de sofrer. Relacionam-se à maneira de reagir de cada substância.
Ex.: oxidação do ferro, combustão do etanol.
III - Físicas
São certos valores encontrados experimentalmente para o comportamento de cada tipo de matéria quando submetidas a determinadas condições. Essas condições não alteram a constituição da matéria, por mais diversas que sejam. As principais propriedades físicas da matéria são:

• Pontos de fusão e solidificação

São as temperaturas nas quais a matéria passa da fase sólida para a fase líquida e da fase líquida para a sólida respectivamente, sempre em relação a uma determinada pressão atmosférica.
Obs.: a pressão atmosférica (pressão exercida pelo ar atmosférico) quando ocorre a 0° C, ao nível do mar e a 45° de latitude, recebe o nome de pressão normal, à qual se atribuiu, convencionalmente, o valor de 1 atm.
Ex.: água 0° C; oxigênio -218,7° C; fósforo branco 44,1° C
Ponto de fusão normal: é a temperatura na qual a substância passa da fase sólida para a fase líquida, sob pressão de 1atm. Durante a fusão propriamente dita, coexistem essas duas fases. Por isso, o ponto de solidificação normal de uma substância coincide com o seu ponto de fusão normal.

• Pontos de ebulição e condensação

São as temperaturas nas quais a matéria passa da fase líquida para a fase gasosa e da fase gasosa para a líquida respectivamente, sempre em relação a uma determinada pressão atmosférica.
Ex.: água 100° C; oxigênio -182,8° C; fósforo branco 280° C.
Ponto de ebulição normal: é a temperatura na qual a substância passa da fase líquida à fase gasosa, sob pressão de 1 atm. Durante a ebulição propriamente dita, coexistem essas duas fases. Por isso, o ponto de condensação normal de uma substância coincide com o seu ponto de ebulição normal.

• Densidade

é a relação entre a massa e o volume ocupado pela matéria.
Ex.: água 1,00 g/cm³; ferro 7,87 g/cm³.

• Dureza

É a resistência que a matéria apresenta ao ser riscada por outra. Quanto maior a resistência ao risco mais dura é a matéria.
Entre duas espécies de matéria, X e Y, decidimos qual é a de maior dureza pela capacidade que uma apresenta de riscar a outra. A espécie de maior dureza, X, Risca a de menor dureza, Y. Podemos observar esse fato, porque sobre a matéria X, mais dura, fica um traço da matéria Y, de menor dureza.

SUBSTÂNCIA	DUREZA	SUBSTÂNCIA	DUREZA
TALCO	01	FELDSPATO	06
GIPSITA	02	QUARTZO	07
CALCITA	03	TOPÁZIO	08
FLUORITA	04	CORÍNDON	09
APATITA	05	DIAMANTE	10

 

• Tenacidade

É a resistência que a matéria apresenta ao choque mecânico, isto é, ao impacto. Dizemos que um material é tenaz quando ele resiste a um forte impacto sem se quebrar.
Observe que o fato de um material ser duro não garante que ele seja tenaz; são duas propriedades distintas. Por exemplo: o diamante, considerado o material mais duro que existe, ao sofrer um forte impacto quebra-se totalmente.

• Brilho

É a capacidade que a matéria possui de refletir a luz que incide sobre ela. Quando a matéria não reflete luz, ou reflete muito pouco, dizemos que ela não tem brilho. Uma matéria que não possui brilho, não é necessariamente opaca e vice-versa. Matéria opaca é simplesmente aquela que não se deixa atravessar pela luz. Assim, uma barra de ouro é brilhante e opaca, pois reflete a luz sem se deixar atravessar por ela.
   
AS FASES DE AGREGAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS

Fase Sólida
A característica da fase sólida é a rigidez. As substâncias apresentam maior organização de suas partículas constituintes, devido a possuir menor energia. Essas partículas formam estruturas geométricas chamada retículos cristalinos. Apresenta forma invariável e volume constante.

Fase Líquida
A característica da fase líquida é a fluidez. As partículas se apresentam desordenadas e com certa liberdade de movimento. Apresentam energia intermediária entre as fases sólida e gasosa. Possuem forma variável e volume constante.

Fase Gasosa
A característica da fase gasosa é o caos. Existem grandes espaços entre as partículas, que apresentam grande liberdade de movimento. É a fase que apresenta maior energia. Apresenta forma e volume variáveis.

Mudanças De Fases Das Substâncias
O estado de agregação da matéria pode ser alterado por variações de temperatura e de pressão, sem que seja alterada a composição da matéria. Cada uma destas mudanças de estado recebeu uma denominação particular:

• Fusão: é a passagem da fase sólida para a líquida.
• Vaporização: é a passagem do estado líquido para o estado gasoso.

Obs.: a vaporização pode receber outros nomes, dependendo das condições em que o líquido se transforma em vapor.

Evaporação: é a passagem lenta do estado líquido para o estado de vapor, que ocorre predominantemente na superfície do líquido, sem causar agitação ou o surgimento de bolhas no seu interior. Por isso, é um fenômeno de difícil visualização.
Ex.: bacia com água em um determinado local, roupas no varal.

Ebulição: é a passagem rápida do estado líquido para o estado de vapor, geralmente obtida pelo aquecimento do líquido e percebida devido à ocorrência de bolhas.
Ex.: fervura da água para preparação do café.

Calefação: é a passagem muito rápida do estado líquido para o estado de vapor, quando o líquido se aproxima de uma superfície muito quente.
Ex.: Gotas de água caindo sobre uma frigideira quente.

• Sublimação: é a passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso e vice-versa.

Obs.: alguns autores chamam de ressublimação a passagem do estado de vapor para o estado sólido.

• Liquefação ou condensação: é a passagem do estado gasoso para o estado líquido.
• Solidificação: é a passagem do estado líquido para o estado sólido.

Observe o esquema abaixo:

Diferença Entre Gás e Vapor

Vapor: Designação dada à matéria no estado gasoso, quando é capaz de existir em equilíbrio com o líquido ou com o sólido correspondente, podendo sofrer liquefação pelo simples abaixamento de temperatura ou aumento da pressão.

Gás: Fluido, elástico, impossível de ser liquefeito só por um aumento de pressão ou só por uma diminuição de temperatura, o que o diferencia do vapor

História da Química - Cap. 01

Magia negra - Dos tempos pré históricos ao início da Era Cristã

Esta era uma era na qual as culturas Sumérias, Babilônica, Egípcias e Gregas estavam florescendo. Durante a maior parte deste período, o misticismo e a superstição prevalesceram sobre o pensamento científico. Nessa era, muitas pessoas acreditavam que os processos naturais eram controlados por espíritos, e que eles poderiam se utilizar de magia para persuadi-los a agir em seu favor. Muito pouco conhecimento químico foi conseguido, mas alguns elementos tais como o Ferro, Ouro e Cobre foram reconhecidos. Durante este tempo, os filósofos gregos Tales e Aristóteles especularam sobre a composição da matéria. Eles acreditavam que a Terra, Ar, Fogo e Água (alguns acreditavam em uma quinta substância conhecida como "quintessência", ou "éter") eram os elementos básicos que compunham toda a matéria. Pelo fim desta era, as pessoas aprenderam que o Ferro poderia ser conseguido a partir de uma rocha marrom escura, e o bronze poderia ser obtido combinando-se cobre e latão. Isso os levou a imaginar que se uma substância amarela pudesse ser combinada com uma mais dura, Ouro poderia resultar. A crença que o ouro poderia ser obtido a partir de outras substâncias iniciou uma nova era conhecida como Alquimia.

Alquimia - Do início da Era Cristã à metade do século XVII

Durante esta longa era, muitos alquimistas acreditaram que metais poderiam ser convertidos em ouro com a ajuda de uma "coisa" chamada "a pedra filosofal". Esta "Pedra filosofal" nucna foi encontrada, até onde se sabe, mas muitas descobertas de novos elementos e compostos foram feitas durante este período. No inísio co sédulo XIII, alquimistas como Roger Bacon, Albertus Magnus e Raymond Lully começaram a imaginar que a procura pela pedra filosofal era fútil. Eles acreditaram que os alquimistas poderiam servir o mundo de uma melhor maneira descobrindo novos produtos e métodos para melhorar a vida cotidiana. Isso iniciou uma corrente na qual os alquimistas pararam de buscar pela pedra filosofal. Um importante líder neste movimento foi Theophrastus Bombastus. Bombastus sentiu que o objetivo da alquimia deveria ser a cura dos doentes.
Ele acreditava que sal, enxofre e mercúrio poderiam dar saúde se combinados nas proporções certas. Este foi o primeiro período da Iatroquímica. O último químico influente nesta era foi Robert Boyle. Em seu livro: "O Químico Cético", Boyle rejeitou as teorias científicas vigentes e iniciou uma listagem de elementos que ainda hoje é reconhecida. Ele também formulou uma Lei relacionando o volume e pressão gos gases (A Lei de Boyle). Em 1661, ele fundou uma sociedade cient;ifica que mais tarde tornaria-se conhecida como a Sociedade Real da Inglaterra (Royal Society of England).

Química Tradicional - Da metade do século XVII ao meio do século XIX

A esta altura, os cientistas estavam usando "métodos modernos" de descobertas testando teorias com experimentos. Uma das grandes controvérsias durante este período foi o mistério da combustão. Dois químicos: Johann Joachim Becher e Georg Ernst Stahl propuseram a teoria do flogisto. Esta teoria dizia que uma "essência" (como dureza ou a cor amarela) deveria escapar durante o processo da combustão. Ninguém conseguiu provar a teoria do flogisto. O primeiro químico que provou que o óxigênio é essencial à combustão foi Joseph Priestly. Ambos o oxigênio e o hidrogênio foram descobertos durante este período. Foi o químico francês Antoine Laurent Lavoisier quem formulou a teoria atualmente aceita sobre a combustão. Esta era marcou um período aonde os cientistas usaram o "método moderno" de testar teorias com experimentos. Isso originou uma nova era, conhecida como Química Moderna, à qual muitos se referem como Química atômica.

Química Moderna - Da metade do século XIX até hoje

Esta foi a era na qual a Química floresceu. As teses de Lavoisier deram aos químicos a primeira compreensão sólida sobre a natureza das reações químicas. O trabalho de Lavoisier levou um professor inglês chamado John Dalton a formular a teoria atônica. Pela mesma época, um químico italiano chamado Amedeo Avogadro formulou sua própria teoria (A Lei de Avogadro), concernente a moléculas e suas relações com temperatura e pressão. Pela metade do século XIX, haviam aproximadamente 60 elementos conhecidos. John A. R. Newlands, Stanislao Cannizzaro e A. E. B. de Chancourtois notaram pela primeira vez que todos estes elementos eram similares em estrutura. Seu trabalho levou Dmitri Mendeleev a publicar sua primeira tabela periódica. O trabalho de Mandeleev estabeleceu a fundação da química teórica. Em 1896, Henri Becquerel e os Curies descobriram o fenômeno chamado de radioatividade, o que estabeleceu as fundações para a química nuclear. Em 1919, Ernest Rutherford descobriu que os elementos podem ser transmutados. O trabalho de Rutherford estipulou as bases para a interpretação da estrutura atômica. Pouco depois, outro químico, Niels Bohr, finalizou a teoria atômica. Estes e outroa avanços criaram muitos ramos distintos na química, que incluem, mas não somente: bioquímica, química nuclear, engenharia química e química orgânica.