substâncias e misturas conceito, diferenciação através de suas propriedades. alotropia

Ciências da Natureza e suas Tecnologias – Química

Ensino Médio – 1ª Série

SUBSTÂNCIAS PURAS, SUBSTÂNCIAS SIMPLES, MISTURAS: CONCEITO, DIFERENCIAÇÃO ATRAVÉS DE SUAS

PROPRIEDADES. ALOTROPIA

Substâncias Químicas

• Átomos ligados entre si sãochamados de moléculas, erepresentam substâncias químicas.

• Cada molécula é identificada poruma fórmula química, por exemplo,a água é representada por H2O, queindica que sua composição é dedois átomos do elementohidrogênio e um átomo doelemento oxigênio (1).

Imagem

: C

opo c

om

água / O

lli

Nie

mitalo

/ p

ublic

dom

ain

Imagem: Jecowa / Creative Commons

Attribution-Share Alike 2.5 Generic

http://educacao.uol.com.br/quimica/substancias-puras-ou-simples-entenda-essa-classificacao.jhtm



Substância simples e substância composta – qual a diferença?

• O gás hélio, o gás oxigênio, o gás ozônio e o sólido fósforo são substâncias formadas por um só tipo de elemento químico, por isso chamam-se substância simples. Im

agem

: S

EE

-PE

, re

desenhado a

part

ir d

e ilu

str

ação d

e

Auto

r D

esconhecid

o.

Substância simples e substância composta – Qual a diferença?

• A água é uma substânciaformada por dois tipos deelementos químicos e, por essarazão, é chamada substânciacomposta.

Imagem

: D

ere

k J

ensen / p

ublic

dom

ain

Substâncias

• As substâncias apresentam um conjunto bem definidoe constante de propriedades, e têm composição fixa.

• Propriedades que são usadas para identificar umasubstância:

– densidade;

– solubilidade;

– ponto de fusão;

– ponto de ebulição.Imagem: Recipientes químicos com líquidos de diferentes cores /

zhouxuan12345678 /

Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

Propriedades: densidade • Corresponde à relação

massa/volume de uma amostrade um material.

• É uma propriedadecaracterística de umasubstância, usada comoindicativo do grau de pureza deque é feito um dado material.

• É indicada por: d ou ρ (rô) e aunidade usual é g/cm3 (2).

Imagem: Zarko Drincic / Creative Commons

SemDerivados 2.0 Genérica

Densidade (p) = massa

volume

http://www.educacao.te.pt/jovem/index.jsp?p=117&idArtigo=5233



Propriedades: solubilidade

• A solubilização é umfenômeno regido pelasinterações intermolecularesentre as moléculas do soluto(o que é dissolvido) e asmoléculas do solvente (o quedissolve) (3).

Imagem

: S

EE

-PE

, re

desenhado a

part

ir d

e ilu

str

ação d

e A

uto

r D

esconhecid

o.

http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala de Leitura/conteudos/SL_solubilidade.pdf



Propriedades: ponto de ebulição• É a temperatura na qual um líquido

vence a pressão atmosférica, passandopara o estado gasoso. Quanto maior aaltitude, menor é a pressão atmosférica,e menor é o ponto de ebulição (4).

• Existe uma relação importante entre asinterações intermoleculares e o ponto deebulição, pois, quanto maior for ainteração entre as moléculas de umlíquido, maior será seu ponto deebulição.

Imagem: Água fervendo / Markus

Schweiss / GNU Free

Documentation License,

Version 1.2 or any later version

http://educacao.uol.com.br/quimica/ponto-de-ebulicao-a-mudanca-do-estado-liquido-para-o-gasoso.jhtm



Propriedades: ponto de fusão

• O ponto de fusão é a temperaturana qual uma substância passa doestado sólido ao estado líquido.

• No ponto de fusão coexistemsólido e líquido em equilíbrio.

Imagem: Cubos de gelo / Kevin Saff / Creative

Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

Misturas

• Quando uma substância é adicionada à outra,forma-se então uma mistura.

Mistura homogênea Mistura heterogênea

Imagem

: E

gie

n / C

reative

Com

mons A

trib

uiç

ão 2

.5 G

enérica

Imagem

: S

orv

ete

de m

ora

ngo / G

udly

f / C

reative

Com

mons A

trib

uiç

ão 2

.0 G

enérica

Alotropia• Um mesmo elemento químico é capaz de formar

várias substâncias simples com característicasestruturais e propriedades diferentes (5).

CarbonoIm

agem

: Z

imbre

s / C

reative C

om

mons

Attribution-S

hare

Alik

e 2

.0 B

razil

Imagem

: S

teve J

urv

ets

on /

Cre

ative C

om

mons

atr

ibuiç

ão 2

.0 g

enérica

http://www.if.ufrgs.br/~marcia/ES_aula1.pdf



Alotropia do Oxigênio

• O O2 (gás oxigênio) e O3 (gás ozônio) são formasalotrópicas do elemento oxigênio.

• O O2 (oxigênio) é incolor, inodoro, possui grandeestabilidade e está presente no ar que respiramos.

• O O3 (ozônio) é instável (pode assumir outras formas), decoloração azul e cheiro desagradável.

Alotropia do Oxigênio

• O O3 - gás presente na camada deozônio - é o responsável por nosproteger da radiação ultravioleta.

• Por possuir propriedade germicida,também é usado em purificadorespara a obtenção de água potável.

Imagem

: B

enja

h-b

mm

27 / D

om

ínio

Públic

o.

Alotropia do Fósforo• Diversas são as variedades

alotrópicas do Fósforo e asprincipais são o fósforo branco, overmelho e o preto.

• O fósforo comum (branco) tem aaparência de um sólido branco e,no estado puro, torna-se incolor.

• A molécula tem 4 átomos (P4), e éinsolúvel em água.

• Em contato com o ar, o Fósforoqueima espontaneamente,produzindo o pentóxido. Imagem: Fogos de artifício / El coleccionista de instantes /

Creative Commons Atribuição 2.0 Genérica

Alotropia do fósforo

• O fósforo vermelho não queimaespontaneamente e não é tãoperigoso quanto a variedadebranca.

• Seu manuseio, entretanto,exige cuidado, pois ele emitefumaças tóxicas de óxidosquando aquecido (6).

Imagem: Dnn87_GNU Free documentation License

http://www.mspc.eng.br/quim1/quim1_015.asp



Alotropia do Enxofre• O enxofre elementar é um sólido amarelo, insípido, quase

inodoro e insolúvel (7).

• Seus alótropos mais comuns - enxofre monoclínico e enxofrerômbico - têm formas cristalinas.

• O enxofre é comumente encontrado nos arredores devulcões ativos.

Imagem

: A

mostr

a d

e e

nxofr

e / B

en M

ills /

dom

ínio

públic

o

Imagem

: C

rista

is d

e e

nxofr

e / R

ob L

avin

sky /

Cre

ative C

om

mons A

trib

uiç

ão

-Part

ilha

nos T

erm

os d

a M

esm

a L

icença

3.0

Unport

ed

http://www.ebah.com.br/content/ABAAABRiQAB/5-comportamento-quimico-dos-nao-metais-iqg-111



Alótropos do Carbono: importância

Faz parte da composição de:

• Proteínas;

• Ar atmosférico;

• Seres vivos;

• Petróleo.

Imagem

: P

lata

form

a d

e p

etr

óle

o /

Agência

Bra

sil

/ C

reative

Com

mons A

trib

uiç

ão 3

.0 B

rasil

Imagem

: S

tahlk

ocher

/ G

NU

Fre

e

Docum

enta

tion L

icense

Alotropia do CarbonoSão conhecidas 5 formas alotrópicas principais:

NANOTUBO

GRAFITE DIAMANTE

FULERENO

Imagens: (a

), (

b)

e (

c)

Mstr

oeck / C

reative C

om

mons

Attribution-S

hare

Alik

e 3

.0 U

nport

e, (d

)

Zim

bre

s / C

reative C

om

mons A

ttribution

-Share

Alik

e 2

.0 B

razil

e (

e)

Ste

ve J

urv

ets

on / C

reative

Com

mons a

trib

uiç

ão 2

.0 g

enérica .

AMORFO

Carbono Amorfo

• É mais conhecido como fuligem e faz parte da composição do carvão mineral.

• É resultado da combustão incompleta de hidrocarbonetos.

• Aplica-se na indústria da borracha e de tintas para impressão.

Imagem: EPA / USA Public Domain

Carbono Amorfo: Coque

• O coque é obtido pelacarbonização do carvão aaltas temperaturas, naausência do ar ou através dadestilação de óleos mineraispesados. É usado nametalúrgica do ferro e deoutros metais.

Imagem: Marcus Vegas / Creative Commons

Attribution-Share Alike 2.0

Carbono Grafite

• Substância preta e macia,geralmente encontrada misturadacom mica, quartzo e silicatos;

• Praticamente a mesma quantidadede grafite minerada também podeser obtida artificialmente;

Imagem: Juliancolton / Public Domain

Carbono Grafite: aplicação• Como lubrificante, especialmente

em altas temperaturas, já queresiste a mais de 3.000°C antes decomeçar a fundir.

• Na indústria do aço, é usado comoeletrodo para fornos elétricosporque conduz corrente elétricasuficiente para fundir metais.

• Como moderador nos reatores nucleares a gás,diminuindo a velocidade dos nêutrons.

• Em lonas de freios e escovas para motores elétricos.

Imagem: Lanzi / GNU Free Documentation

License

Carbono Diamante• Substância mais dura da

natureza, risca qualquer outrasubstância.

• A dureza do diamante resulta desua estrutura cristalina na qualcada átomo de carbono estáligado covalentemente a quatrooutros, em formato tetraédrico(8).

• O diamante é empregadocomercialmente para a produçãode jóias.

Imagem: Mario Sarto / GNU Free Documentation

License

http://www.cdcc.sc.usp.br/elementos/carbono.html



Diamante: aplicações

• Aproveitando sua dureza, odiamante é aproveitadoindustrialmente na fabricação debrocas ou abrasivos para corte epolimento.

• Pode ser usado para cortar,tornear e furar alumina, quartzo,vidro e artigos cerâmicos.

• O pó de diamante é usado parapolir aços e outras ligas.

Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de

ilustração de Autor Desconhecido.

Carbono Fulereno• Estrutura oca com 60 átomos de

carbono, lembra uma bola de futebol,constituída de 20 hexágonos e 12pentágonos arranjados (9).

• Atualmente, a nanotecnologia temauxiliado as pesquisas e a obtençãodessas moléculas.

• Em uso biomédico, fármacos ativospodem ser ligados à molécula de C60para, após introduzidos no corpohumano, serem lentamente libertados(10).

Imagem

: M

str

oeck / C

reative

Com

mons

Attribution-S

hare

Alik

e 3

.0 U

nport

e.




http://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cts=1331326293250&ved=0CCUQFjAA&url=http://189.108.236.229/srt/index.php?option=com_phocadownload&view=category&download=483:aula11&id=82:turma622&ei=FG1aT_2FKp



Fulereno: aplicação

• Em líquidos, por suas propriedadeslubrificantes.

• Em revestimento de bolas de boliche,devido à sua baixa compressibilidade,o que as torna mais resistentes (jácomercializadas no Japão).

• Em Tacos de golfe de Titânio - C60.

• Em painéis solares, dada a sua grandefacilidade em capturar elétrons.

Imagem: Painel solar / David.Monniaux

/ GNU Free Documentation License

Nanotubos de Carbono• Foram descobertos em 1991 por

S. Iijima.

• Apresenta forma de uma folha de grafite enrolada na forma de um cilindro, com diâmetro da ordem de 1 nm e comprimento da ordem de micrômetros.

• Têm atraído grande interesse por suas fantásticas propriedades eletrônicas e mecânicas. Já se demonstrou a possibilidade de usar arranjos de nanotubos de carbono como nanomotores (11).

Imagem

: M

str

oeck / C

reative

Com

mons

Attribution-S

hare

Alik

e 3

.0

Unport

e.

http://www.sbq.org.br/26ra/nanotubos.htm

Nanotubos de Carbono

• Apresentam ainda extraordinárias propriedades, pois possuem a maior resistência à ruptura sob tração já conhecida, na ordem de 200 Gpa; 100 vezes superior ao mais resistente aço com apenas 1/6 de sua densidade (12).

Imagem

: M

str

oeck / C

reative

Com

mons

Attribution-S

hare

Alik

e 3

.0

Unport

e.

http://www6.ufrgs.br/lacer/gmn/nanotubosbr.htm

Nanotubos: aplicação

• Pontas de prova em microscópios de força atômica, para obter imagens de sistemas biológicos com alta resolução.

• Condutores em microcircuitos.

• Fibras para os mais diversos usos, uma vez que são mais leves e mais resistentes do que as fibras de carbono tradicionais.

Imagem

: M

str

oeck / C

reative

Com

mons

Attribution-S

hare

Alik

e 3

.0

Unport

e.

Nanotubos: aplicação

• Fabricação de materiais para absorção de gases, já que conseguem absorver uma grande quantidade de hidrogênio.

• Na indústria da construção, a UFMG promove grande inovação, pois desenvolve um “superconcreto” com nanotubos de carbono.

Imagem

: M

str

oeck / C

reative

Com

mons

Attribution-S

hare

Alik

e 3

.0

Unport

e.

Nanotubos na medicina

• Uma micrografia defluorescência mostracélulas cancerígenas deovário de um hamsterligadas a nanotubos decarbono (13).

• No desenvolvimento demúsculos artificiais ecarreadores de drogas.

Imagem: Spitfire ch, Philippsen Lab, Biozentrum Basel /

Micrografia de Fluorescência / Public Domain.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010165060911



• O grafeno é um materialencontrado na grafite e emoutros compostos decarbono.

• Bastante abundante e deestrutura estável eresistente, ele pode ser achave para a produção detransistores de apenas0,01 micrometro, indoalém do limite teórico de0,02 micrometros.

Novidade !

Nobel da Física de 2010 ao cientista russo-britânico

Konstantin Novoselov.

Imagem

: Jynto

/ C

reative C

om

mons

CC

0

1.0

Univ

ers

al P

ublic

Dom

ain

Dedic

ation.

Novidade !• Os transistores de grafeno possuiriam

apenas dois ou três átomos deespessura e poucas dezenas de átomosde comprimento, aproximando-se doslimites físicos da matéria.

• Uso: em teoria, na construção de umprocessador, ou até mesmo um circuitointegrado que poderia chegar a mais de500 GHz.

• Esses materiais têm sido apontadoscomo possíveis sucessores do silício nanova era da nanoeletrônica (14).

Imagem: Jynto / Creative Commons CC0

1.0 Universal Public Domain Dedication.

http://www.gamevicio.com/i/noticias/30/30062-o-grafeno-e-os-transistores-de-0-01-micron/index.html



Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso

2 Copo com água / Olli Niemitalo / public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Drinking_glass_fingerprint_FTIR.jpg?uselang=pt-br

07/03/2012

2 Jecowa / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:H2o_hq2_alpha.png

07/03/2012

3 SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido.

Acervo SEE-PE 16/03/2012

4 Derek Jensen / public domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glass-of-water.jpg

07/03/2012

5 Recipientes químicos com líquidos de diferentes cores / zhouxuan12345678 / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic

http://www.flickr.com/photos/53921113@N02/5645102295/

07/03/2012

6 Zarko Drincic / Creative Commons SemDerivados 2.0 Genérica


07/03/2012



8 Água fervendo / Markus Schweiss / GNU Free Documentation License, Version 1.2 or any later version

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kochendes_wasser02.jpg

08/03/2012

9 Cubos de gelo / Kevin Saff / Creative Commons / Attribution-Share Alike 2.0 Generic


09/03/2012

Tabela de Imagens


10 Egien / Creative Commons Atribuição 2.5 Genérica

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coffee_cup.jpg?uselang=pt-br

09/03/2012

10 Sorvete de morango / Gudlyf / Creative Commons Atribuição 2.0 Genérica


09/03/2012

13 Benjah-bmm27 / Domínio Público. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ozone-montage.png?uselang=pt-br

14/03/2012

14 Fogos de artifício / El coleccionista de instantes / Creative Commons Atribuição 2.0 Genérica


09/03/2012

16 Amostra de enxofre / Ben Mills / domínio público

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sulfur-sample.jpg?uselang=pt-br

09/03/2012

16 Cristais de enxofre / Rob Lavinsky / Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sulfur-es67b.jpg?uselang=pt-br

09/03/2012

17 Stahlkocher / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gelsenkirchen_Kraftwerk_Scholven.jpg?uselang=pt-br

09/03/2012

17 Plataforma de petróleo / Agência Brasil / Creative Commons Atribuição 3.0 Brasil

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oil_platform_P-51_(Brazil).jpg

09/03/2012

18a (a) Mstroeck / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unporte

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eight_Allotropes_of_Carbon.png

15/03/2012

18b (b)Mstroeck / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unporte


15/03/2012

Tabela de Imagens


18c (c) Mstroeck / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unporte


15/03/2012

18d (d) Steve Jurvetson / Creative Commons atribuição 2.0 genérica


09/03/2012

18e (e) Zimbres / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Brazil

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GrafitaEZ.jpg

09/03/2012

19 EPA / USA Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diesel-smoke.jpg

09/03/2012

20 Marcus Vegas / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0


09/03/2012

21 Juliancolton / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Closeup_of_pencil_graphite.JPG

09/03/2012

22 Lanzi / GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Graphite_mineral_aggregate.jpg?uselang=pt-br

09/03/2012

23 Mario Sarto / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brillanten.jpg

09/03/2012



26 Painel solar / David.Monniaux / GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mafate_Marla_solar_panel_dsc00633.jpg

09/03/2012

Tabela de Imagens


27 Arnero / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carbon_nanoribbon_povray.PNG

09/03/2012


09/03/2012


09/03/2012


09/03/2012

31 Spitfire ch, Philippsen Lab, Biozentrum Basel / Micrografia de Fluorescência / Public Domain.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:S_cerevisiae_septins.jpg

15/03/2012

32 Imagem: Jynto / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Graphene-3D-balls.png

15/03/2012

33 Imagem: Jynto / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Graphene-3D-balls.png

15/03/2012

Tabela de Imagens

substâncias e misturas conceito, diferenciação através de suas propriedades. alotropia

Documents