fqa10 - quÍmica al 1.1 - volume e número de moléculas de
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FQA10 - QUÍMICA
AL 1.1 - Volume e número de moléculas de uma gota de água
Numa gota de água existem muitas moléculas de água. Nesta atividade vamos determinar
experimentalmente o volume e a massa de uma gota de água e calcular o número de moléculas de água
que existe nessa gota.
Determinamos a massa da proveta vazia
Com a ajuda de um conta gotas ou de uma bureta adicionamos 101 gotas de água na proveta.
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No final da adição medimos o volume de água.
Medimos a massa do conjunto água mais a proveta
Fazemos a tabela de registo de todas as medições efetuadas não esquecendo de colocar as
respetivas incertezas associadas a cada medição.
O volume de uma gota de água tendo em conta o número de algarismos significativos e
apresentado em notação científica é o seguinte:
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A massa de uma gota de água é:
Relembrando que:
O número de moléculas de água presentes numa gota de água é:
AL 1.2 - Teste de chama
O fogo de artifício é constituído por pólvora e por sais de
elementos químicos que irão determinar as cores da luz
produzida no momento das explosões. Para obter as cores da
bandeira portuguesa, verde, amarelo e vermelho quais os sais
que devemos adicionar ao explosivo?
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Para tal vamos recorrer a um método de análise qualitativa denominado teste de chama.
• Os sais devem ser colocados com o auxilio de uma ansa na zona mais quente da chama
do bico de Bunsen (deve utilizar ansas diferentes para cada sal testado).
• Devem ser tomados todos os cuidados para evitar contaminação (se utilizar a mesma
ansa esta deve ser muito bem lavada entre cada ensaio com sais diferentes).
• Devem ser utilizados sais todos com o mesmo tipo de anião (para assegurar que as
cores obtidas se devem exclusivamente ao tipo de catião utilizado).
• devem ser registadas as cores observadas para cada sal utilizado.
• Se usar uma lamparina pode não conseguir observar a cor da chama (pois a
temperatura da chama desta pode não ser suficiente para excitar os eletrões dos
catiões sendo por isso impossível observar a emissão de radiação dos fotões (cores
características) quando os eletrões excitados sofre desexcitação.
• Deve ter atenção aos cuidados a ter no manuseamento dos sais a utilizar (ver os sinais
de perigo dos rótulos dos reagentes a utilizar) e utilizar o equipamento de proteção
adequado à experiência.
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Os reagentes necessários à realização da experiência são:
Repara que todos os sais têm catiões diferentes, mas todos eles têm o mesmo tipo de anião
como tinha sido anteriormente referido.
Porquê o anião cloreto? Porque emite radiação na zona do ultravioleta logo não é visível por
outro lado como é mais energético precisa de mais energia para excitar os seus eletrões. Assim
asseguramos o controlo desta variável (catião) pois não irá influenciar o teste de chama.
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Colocar um pouco de álcool em todas as cápsulas.
Colocar seguidamente, com o auxílio de uma espátula, uma pequena quantidade de sal
diferente em cada cápsula (exceto na primeira que só tem álcool).
As observações das cores das chamas são as seguintes:
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Os resultados obtidos são os seguintes:
Interpretação do fenómeno:
Os eletrões de valência dos átomos de cada catião, ao serem colocados na zona mais quente
da chama, vão absorver energia, ficando excitados, isto é, saltam para níveis de energia
superiores. Porém, qualquer eletrão excitado tem tendência a libertar a energia que absorveu
e a voltar ao seu estado fundamental emitindo fotões cuja energia é igual ao módulo da
diferença de energia entre os dois níveis entre os quais ocorreu a transição eletrónica. Quando
esses saltos ocorrem para o nível dois são emitidos fotões na zona do visível pelo que
podemos vê-los.
Respondendo à questão formulada os sais a utilizar deveriam ser cloreto de sódio, cloreto de
lítio e cloreto de cobre. Devemos apenas assegurar que sejam apenas colocados em cartuchos
diferentes para não haver sobreposição de cores.
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AL 1.3 - Densidade relativa de metais
O alumínio é o metal mais abundante da crosta terrestre. A sua leveza, condutibilidade
elétrica, resistência à corrosão e baixo ponto de fusão permitem-lhe uma enorme diversidade
de aplicações. É por exemplo usado na produção de quadros de bicicletas. Um dos testes
utilizados para determinar a sua pureza é por exemplo a determinação da sua densidade
relativa.
Nesta atividade laboratorial vamos determinar a densidade relativa do alumínio por
picnometria.
Nas mesmas condições
de pressão e temperatura
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Vamos então com o auxilio de uma balança determinar as seguintes massas:
Através da expressão calculamos a densidade relativa:
1. Determinar a massa da amostra
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2. Encher o picnómetro com água desionizada evitando a formação de bolhas de ar (pois este
tem menor densidade do que a água o que provocaria um erro) pelo que se deve introduzir a
água lentamente. Registar a temperatura, mas evitando colocar as mãos quentes no
picnómetro).
Deve limpar cuidadosamente, com papel absorvente, o picnómetro antes de efetuar a
pesagem.
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Determinamos a massa (do picnómetro cheio de água até à marca com o alumínio no seu
interior) a que nós chamamos massa M.
Colocar cuidadosamente o cubo de alumínio dentro do picnómetro. Vai sair um volume de
água igual ao do alumínio. Se a água não ficar a rasar a superfície deve colocar água
desionizada de modo que isso aconteça. De seguida deve voltar a tapar o picnómetro com a
tampa e acertar novamente o volume de água até à marca com uma rodilha de papel. Voltar a
limpar com uma folha de papel absorvente.
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Depois medimos a massa M´
Tendo em conta os resultados obtidos podemos calcular a densidade relativa da nossa
amostra:
O valor obtido significa que a massa volumica do alumínio é 2,72 vezes maior que a massa
volumica da água à temperatura da experiência.
Como aamostra de água está a uma temperatura diferente de 4º C é preciso fazer a correção
do valor da densidade.
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Em todos os resultados experimentais existem erros associados. Vamos por isso calcular o erro
associado a esta medição.
AL 2.1 - Miscibilidade de líquidos
Porque é que o Petróleo não se mistura coma água?
Nesta atividade laboratorial vamos prever, testar e tirar conclusões sobre a miscibilidade dos
seguintes três solventes e vamos tentar dar resposta à pergunta anterior.
Antes de realizar a atividade devemos ter presente que o que se entende por miscibilidade:
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Para prever a miscibilidade vamos começar por analisar as moléculas de cada uma das
substâncias.
A molécula de água é angular apresentando o átomo de oxigénio uma densidade de carga
negativa e cada um dos átomos de hidrogénio uma densidade de carga positiva pelo que a
molécula é polar. Estas moléculas formam ligações por pontes de hidrogénio entre si.
A propanona também é uma molécula polar, mas as ligações entre as moléculas são mais
fracas dois são ligação dipolo-dipolo.
A molécula de hexano é um alcano de cadeia linear. Esta molécula é simétrica por isso é
apolar. Estas moléculas ligam-se através de ligações dipolo instantâneo - dipolo induzido, mais
fracas que as dipolo - dipolo e muito mais fracas que as ligações por pontes de hidrogénio.
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Deve ainda recordar que semelhante dissolve semelhante, isto é, substâncias polares
dissolvem substâncias polares e substâncias apolares dissolvem substâncias apolares.
Com base nestas informações podemos fazer as seguintes previsões face ao comportamento
das substâncias quando as misturarmos:
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Neste tipo de experiência é muito importante o controlo de variáveis. Por isso, para concluir
sobre a miscibilidade é importante manter constante a pressão, temperatura e a composição
dos líquidos.
É muito importante ter atenção à perigosidade dos reagentes. Para nossa segurança vamos
trabalhar na Hotte, usar luvas e óculos de proteção.
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A água corada e a propanona são solventes miscíveis como se observa:
A água corada e hexano são solventes imiscíveis como se observa:
A propanona e o hexano são solventes imiscíveis como se observa através da sequência de
procedimentos visíveis nas imagens seguintes:
Não é fácil ver se os solventes
são ou não miscíveis Adicionando uma gota
de corante polar Vemos que o corante é solúvel em propanona, mas não em hexano.
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Previsão de acordo com a composição das substâncias:
Resultados experimentais obtidos:
Concluímos assim que dois solventes são miscíveis entre si se tiverem igual polaridade e se as
forças intermoleculares que se vão estabelecer entre os constituintes da mistura tiverem
intensidade semelhante às forças intermoleculares que se estabelecem entre as moléculas de
cada um dos solventes isolados.
Assim estamos finalmente em condições de concluir porque é que o petróleo e a água não se
misturam. Porque têm polaridades diferentes e forças intermoleculares muito diferentes.
AL 2.2 - Preparação de soluções a partir de um soluto sólido
Nesta atividade experimental pretende-se preparar 100 mL de uma solução de sulfato de
cobre penta-hidratado, com a concentração 0,080 moldm-3 a partir o soluto sólido.
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Calculemos a massa de sulfato de cobre penta-hidratado que vamos ter de medir na balança
para preparar o volume de solução com a concentração pretendida.
Antes de iniciar os cálculos deve ter atenção que:
Consultando o rótulo do frasco de sulfato de cobre penta-hidratado vemos que a sua massa
molar é:
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Notar que o sulfato de cobre penta-hidratado é nocivo para a saúde e para o ambiente.
Devemos por isso usar luvas e ter cuidado na eliminação dos resíduos obtidos.
Vamos começar por medir a massa de soluto (2,00 g) numa balança que:
• não sofra oscilações de modo a minimizar os erros aleatórios.
• deve estar calibrada de modo a minimizar os erros sistemáticos.
Colocar o vidro de relógio na balança
Colocar no botão da tara(colocar a balança novamente a zero)
Adicionar o reagente até obter a massa pretendida.
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Como a balança é digital a incerteza da medida é igual ao menor valor da escala que é 0,1 g. Logo a indicação da medida deve ser apresentada da seguinte forma:
m = (2,0 0,1) g
Transferir o soluto para um gobelé
Arrastar todo o soluto que ficou no vidro de relógio e não encostar o bico do esguicho no vidro de relógio
Adicionar água até mais ou menos 50 mL e agitamos até todo o soluto
se dissolver
Transferir a solução para um balão
volumétrico de 200 mL como indicado na figura ao lado
Transferir a solução para o balão volumétrico com a ajuda de um funil
e de uma vareta colocados na posição indicada.
Lavar o gobelé, pelo menos mais três vezes até arrastar
completamente toda a solução.
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Se não precisarmos imediatamente da solução esta deve ser armazenada. O frasco de
armazenamento deve estar bem limpo e seco e deve ser passado por um pouco da solução
preparada. Esta operação serve para eliminar impurezas e também para minimizar a alteração
da concentração da solução preparada. No frasco deve ser sempre colocado o rótulo com as
seguintes indicações:
Com um esguicho de água destilada adicionar
água até ao traço referencia do balão Completar o volume com água destilada até ao traço de
referencia do balão
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As principais etapas e procedimentos necessários à preparação de uma solução a partir de um
soluto sólido são, portanto, as seguintes:
A.L. 2.3 Diluição de soluções
Supõe que pretendes preparar 250 mL de uma solução de sulfato de cobre pentahidratad de
concentração 10 vezes menor a partir de uma solução de concentração 0,100 moldm-3.
Recorde que o fator de diluição
pode ser dado por:
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Para preparar a solução medimos com a ajuda de uma pipeta (graduada ou volumétrica) o
volume de 25 mL e transferimos para um balão volumétrico de 250 mL. Com um esguicho
adicionamos água destilada até ao traço de referência do balão. Tapamos, agitamos e
transferimos para um frasco de armazenamento (com os cuidados já referidos anteriormente)
e rotulamos.
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A proveta a utilizar (de maior precisão ou de menor precisão) depende do grau de precisão da
concentração da solução que se pretende preparar. As pipetas da classe AS são mais precisas
do que as da classe A. A classe representa o grau de precisão da sua calibração.
POMPETE:
Válvula A: serve para expulsar o ar dentro da pompete;
Válvula S: serve para aspirar a solução ou líquido;
Válvula E: serve para despejar o líquido aspirado.
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Colocar água destilada no balão volumétrico (até metade da sua
capacidade)
Lavar a pipeta com água destilada e com um pouco
da solução mais concentrada
Fixar a pompete à pipeta. Retirar todo o ar dentro da pompete apertando-a e
simultaneamente pressionando a válvula A. Colocar a pipeta dentro da solução
concentrada e aspirar os 25 mL pressionando a válvula S da pompete.
Nesta etapa tal como em qualquer etapa em que seja efetuado o acerto do menisco com o
traço de referência da pipeta (neste caso) das provetas ou balões volumétricos (em outras
situações) é muito importante colocar os olhos ao nível do traço de referencia do instrumento
de medida de modo a evitar erros de paralaxe (leitura incorreta devido ao incorreto
posicionamento do observador).
Depois transferimos o conteúdo da pipeta para o balão volumétrico pressionando a válvula (E)
da pompete e seguidamente completamos, com água destilada, até ao traço de referência do
balão volumétrico, acertando-o após posicionamento dos olhos de modo a evitar erros de
paralaxe.
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Tapamos, homogeneizamos, transferimos para um frasco de armazenamento e rotulamos.
Assim as principais etapas de preparação da solução por diluição são:
A.L. 2.4 - Reação fotoquímica
As lentes fotocromáticas são lentes que escurecem ao sol e ficam mais claras em ambientes
exteriores. Para saber como funciona esta tecnologia vamos investigar o efeito da luz no
cloreto de prata. Vamos seguir as seguintes etapas.
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Devemos ter cuidado ao manusear nitrato de prata pois é corrosivo e
nocivo para o ambiente como se pode observar no rótulo.
Assim, não devemos manuseá-lo sem luvas.
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Decantamos a solução, ou seja, separamos a solução de nitrato de sódio formada do
precipitado de cloreto de prata (branco).
Distribuímos o cloreto de prata por 4 caixas de Petri marcadas de 1 a 4.
Muitíssimo rapidamente com uma folha de papel absorvente retiramos todo o líquido em
excesso.
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Colocamos as respetivas tampas nas caixas de Petri. A primeira tampa é transparente e é
colocada no interior de uma caixa preta isolada da luz. A segunda caixa tem tampa
transparente, a terceira é tapada com papel celofane vermelho e a quarta é tapada com papel
celofane azul. Estas três caixas de Petri ficam em contacto com a luz.
Esperamos cerca de 10 minutos e observamos os resultados.
Neste caso estamos a estudar qual o efeito da cor da radiação incidente na minha amostra de
cloreto de prata pelo que é importante controlar as restantes variáveis:
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Amostra 1 praticamente não sofreu alteração de cor (esteve encerrada na caixa preta), segue-
se a amostra 3 (tapada com celofane vermelho) que também não escureceu muito, depois a
amostra 4 (tapada com celofane azul) e finalmente a amostra 2 que é a mais escurecida de
todas pois a tampa era transparente e estava em contacto com a luz.
Como explicamos estes resultados?
O fenómeno depende da energia da radiação eletromagnética incidente.
Consultando o espetro eletromagnético observamos que a radiação vermelha tem maior
comprimento de onda logo menor frequência e, portanto, menor energia do que a radiação
azul. Por outro lado, a luz branca é a soma de todas as radiações visíveis e por isso mais
energética do que a luz azul.
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A ordenação das amostras por ordem crescente de influência da luz e portanto por ordem
crescente de formação de prata (ver a reação inicialmente apresentada) metálica é a que a
seguir se apresenta:
Conclusão: Quanto mais energética for a radiação incidente maior será a produção de prata
metálica formada.
Respondendo à questão inicial porque é que os óculos escurecem em contacto com a luz?
Podemos afirmar esta tecnologia é utilizada na produção das lentes fotocromáticas. A
tecnologia empregue consiste em dissolver sais de prata no vidro fundido. Com a incidência da
luz do sol os iões prata são reduzidos a átomos de prata metálica (escurece o vidro). Como
estamos em presença de uma reação reversível, quando a luz é removida dá-se a reação
inversa e o vidro volta a ficar transparente.
Síntese elaborada por Maria do Anjo Albuquerque para a
aula de preparação para exame a realizar em
6/07/2020
(recurso - Escola Virtual)