CIÊNCIA E VIDA!!

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terça-feira, 25 de maio de 2010

TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS DOS GASES

Quando se estuda a dilatação dos sólidos e líquidos, não se faz referência sobre a influência que a pressão tem sobre esse acontecimento. Isto acontece porque somente grandes variações da pressão podem influenciar sensivelmente na dilatação dos corpos sólidos e líquidos. Assim, despreza-se a influência da pressão. No entanto, quando do estudo das transformações gasosas essa grandeza física tem grande influência, e dessa maneira, não podemos desprezar sua atuação sobre as transformações dos gases, as quais são: transformação isobárica, transformação isométrica e transformação isotérmica.

Além da pressão, duas outras grandezas físicas são muito importantes no decorrer do estudo das transformações gasosas: a temperatura e o volume do gás.

Transformação Isobárica

Nessa transformação, a pressão é mantida constante e o volume ocupado pelo gás varia proporcionalmente à temperatura absoluta do mesmo. Essa é conhecida como Lei de Gay-Lussac e matematicamente pode ser escrita da seguinte forma:

Transformação Isotérmica

Nessa transformação, a pressão exercida pelo gás é inversamente proporcional ao volume que ele ocupa. Essa definição ficou conhecida como a Lei de Boyle e matematicamente pode ser escrita da seguinte maneira:

p.V = Constante

Transformação Isométrica

Também chamada de transformação isovolumétrica e transformação isocórica, essa é a transformação em que a pressão exercida pelo gás varia diretamente proporcional ao volume ocupado pelo mesmo. Essa definição ficou conhecida como Lei de Charles e pode ser escrita através da seguinte fórmula matemática:

GRANDEZAS DOS GASES


Estudo dos gases

No século XVIII, Torricelli mediu pela primeira vez a pressão atmosférica e deu uma explicação adequada à natureza desse fenômeno. Assim, teve início o estudo dos gases. O estudo dos gases é o estudo das relações entre as grandezas macroscópicas dos gases, tais como a pressão, a temperatura e o volume de um gás.

Na fase gasosa as forças de atração entre as partículas são quase inexistentes, isso permite uma grande liberdade de movimentação das partículas do gás no espaço.

As Ciências chamadas Exatas (a Física, a Química, a Astronomia, etc.) baseiam-se na "medição", sendo esta sua característica fundamental.

Em outras Ciências, ao contrário, o principal é a descrição e a classificação. Assim, a Zoologia descreve e classifica os animais, estabelecendo categorias de separação entre os seres vivos
existentes.

Todos temos uma certa noção do que é medir e o que é uma medida.

O dono de uma quitanda não pode realizar seus negócios se não mede; com uma balança mede a quantidade de farinha ou de feijão pedida. Um lojista, com o metro, mede a quantidade de fazenda que lhe solicitaram. Em uma fábrica mede-se com o relógio o tempo que os operários trabalham.

Há diferentes coisas que podem ser medidas; o dono da quitanda mede "pesos", o lojista "comprimentos", a fábrica "tempos". Também podem ser medidos volumes, áreas, temperaturas, etc.

Tudo aquilo que pode ser medido chama-se "grandeza", assim, o peso, o comprimento, o tempo, o volume, a área, a temperatura, são "grandezas". Ao contrário, visto que não podem ser medidas, não são grandezas a Verdade ou a Alegria.

Medir é comprar uma quantidade de uma grandeza qualquer com outra quantidade da mesma grandeza que se escolhe como "unidade".

Careceria de sentido tentar medir uma quantidade de uma grandeza com uma unidade de outra grandeza. Ninguém, mesmo que esteja louco, pretenderá medir a extensão de um terreno em quilogramas, ou o comprimento de uma rua em litros.

A Física não trabalha com números abstratos. O fundamental é medir e o resultado da medição é um número e o nome da unidade que se empregou. Assim, pois, cada quantidade fica expressa por uma parte numérica e outra literal. Exemplos: 10 km; 30 km/h; 8h.

Opera-se com as unidades como se fossem números; assim:

Medidas de Grandezas Fundamentais

Para o estudo dos gases, utilizamos um modelo de gás ideal, isto, para simplificarmos o sistema estudado e utilizarmos leis bem conhecidas, como por exemplo, as leis de Newton. O modelo de gás ideal ou perfeito abrange as hipóteses listadas abaixo.

a) O gás é constituído de partículas chamadas moléculas.
b) as moléculas executam movimentos desordenados e obedecem às leis de Newton para o movimento.
c) O número total de moléculas é bem grande
d) O volume das moléculas é uma fração desprezível do volume ocupado pelo gás.
e) sobre as moléculas não agem forças consideráveis, exceto durante as colisões.
f) As colisões são elásticas e de duração desprezível.

O Tainan fez mais uma ilustração para o Efeito Joule, agora com o tema que estamos estudando aqui. No blog do Ilustrador você pode conferir a ilustração em alta resolução.

Bem, no estudo dos gases perfeitos (ou ideais), o estado de certa massa gasosa fica perfeitamente caracterizado, estudando as suas chamadas variáveis de estado, que são: o volume (V), a temperatura (T) e a pressão (P).

Volume: O volume de um gás é o volume ocupado por ele, já que os gases não têm volume nem forma próprios.

Pressão: Dos choques das moléculas contra as paredes dos recipientes ocupados pelo gás, surge a pressão. Lembrando que a pressão é uma grandeza escalar, definida como sendo a razão entre a força e a área da superfície onde a força é aplicada.

P = F / A

Temperatura: No estudo dos gases perfeitos utilizamos a temperatura sempre na escala Kelvin. É importante lembrar que a temperatura é o estado de agitação das partículas do gás.



Teoria cinética dos gases

Características de uma substância no estado gasoso - Não tem forma e nem volume próprios. Um gás tem a forma do recipiente onde está contido e ocupa todo o espaço limitado pelas paredes do recipiente. O volume de um gás é o volume do recipiente onde está contido.

Modelo do estado gasoso (teoria cinética dos gases) - Um gás é constituído por moléculas isoladas, separadas umas das outras por grandes espaços vazios em relação ao seu tamanho e em contínuo movimento de translação, rotação e vibração.

Gás ideal

Gás ideal ou gás perfeito - É um modelo teórico. É um gás que obedece às equações p·V/T = k e p·V = n·R·T, com exatidão matemática.
Na prática, temos gases reais. Um gás real tende para o gás ideal quando a pressão tende a zero e a temperatura se eleva.

Lei de Boyle - A temperatura constante, o volume ocupado por uma quantidade fixa de um gás é inversamente proporcional à sua pressão.

P·V = k = constante

Lei de Charles e Gay-Lussac - A volume constante, a pressão de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius.

A pressão constante, o volume de uma massa fixa de um gás varia linearmente com a temperatura do gás em graus Celsius.

Com a introdução da escala absoluta, as leis de Charles e Gay-Lussac foram assim enunciadas:

* A volume constante, a pressão de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.

* A pressão constante, o volume de uma massa fixa de gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.


Definição

Os gases são substâncias fluídas que estão presentes em grande quantidade na natureza.

O ar atmosférico é composto por vários gases, tais como: nitrogênio (78%), oxigênio (21%) e outros gases (1%).

Os gases possuem a propriedade de expansão (aumento de volume) e contração (diminuição de volume). Estas mudanças ocorrem de acordo com a mudança de temperatura, pressão, etc. Possuem também a capacidade de passar para o estado líquido, ocupando desta forma menos espaço.

Os gases são importantes para os seres humanos, pois são aplicados em diversas atividades, tais como: uso doméstico (gás de cozinha), hospitais, meios de transporte, medicina e indústria.

Por outro lado, existem os gases poluentes derivados da queima de combustíveis fósseis. Estes gases (dióxido de carbono, gás metano, perfluorcarbonetos, óxido nitroso e hidrofluorcarbonetos) prejudicam o meio ambiente, colaborando para o processo de aquecimento global.

domingo, 23 de maio de 2010

Sexta da fantasia!!!!


Esta é minha turma de 3º1, pessoas maravilhosas e muito especiais!!!

sexta-feira, 21 de maio de 2010

Distribuição eletrônica

DIAGRAMA

Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas:

K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.

As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, respectivamente.

Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:

Nível de energia Camada Número máximo de elétrons
1º K 2
2º L 8
3º M 18
4º N 32
5º O 32
6º P 18
7º Q 2 (alguns autores admitem até 8)

Em cada camada ou nível de energia, os elétrons se distribuem em subcamadas ou subníveis de energia, representados pelas letras s,p,d,f, em ordem crescente de energia.

O número máximo de elétrons que cabe em cada subcamada, ou subnivel de energia, também foi determinado experimentalmente:

energia crescente
---------------------------------->

Subnível s p d f
Número máximo de elétrons 2 6 10 14

O número de subníveis que constituem cada nível de energia depende do número máximo de elétrons que cabe em cada nível. Assim, como no 1ºnível cabem no máximo 2 elétrons, esse nível apresenta apenas um subnível s, no qual cabem os 2 elétrons. O subnível s do 1º nível de energia é representado por 1s.

Como no 2º nível cabem no máximo 8 elétrons, o 2º nível é constituído de um subnível s, no qual cabem no máximo 2 elétrons, e um subnível p, no qual cabem no máximo 6 elétrons. Desse modo, o 2º nível é formado de dois subníveis, representados por 2s e 2p, e assim por diante.

Resumindo:

Nível Camada Nº máximo de elétrons Subníveis conhecidos
1º K 2 1s
2º L 8 2s e 2p
3º M 18 3s, 3p e 3d
4º N 32 4s, 4p, 4d e 4f
5º O 32 5s, 5p, 5d e 5f
6º P 18 6s, 6p e 6d
7º Q 2 (alguns autores admitem até 8) 7s 7p

Linus Carl Pauling (1901-1994), químico americano, elaborou um dispositivo prático que permite colocar todos os subníveis de energia conhecidos em ordem crescente de energia. É o processo das diagonais, denominado diagrama de Pauling, representado a seguir. A ordem crescente de energia dos subníveis é a ordem na seqüência das diagonais.

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d
--------------------------------------------------------------------->
ordem crescente de energia


Acompanhe os exemplos de distribuição eletrônica:

1 - Distribuir os elétrons do átomo normal de manganês (Z=25) em ordem de camada.

Solução:

Se Z=25 isto significa que no átomo normal de manganês há 25 elétrons. Aplicando o diagrama de Pauling, teremos:

K - 1s2
L - 2s2 2p6
M - 3s2 3p6 3d5
N - 4s2 4p 4d 4f
O - 5s 5p 5d 5f
P - 6s 6p 6d
Q - 7s 7p

Resposta: K=2; L=8; M=13; N=2

2 - Distribuir os elétrons do átomo normal de xenônio (Z=54) em ordem de camada.

Solução:

K - 1s2
L - 2s2 2p6
M- 3s2 3p6 3d10
N- 4s2 4p6 4d10 4f
O- 5s2 5p6 5d 5f
P- 6s 6p 6d
Q- 7s 7p

Resposta: K=2; L=8; M=18; N=18; O=8

LINUS PAULING




Linus Carl Pauling (1901-1994)

Fotografia do Journal of Chemical Education Janeiro/1996 Linus Pauling nasceu em Portland, Oregon, Estados Unidos da América, a 28 de fevereiro de 1901 e morreu aos 93 anos, em 20 de agosto de 1994, após uma brilhante carreira profissional, complementada por intensa atividade de cunho humanitário na sociedade civil.

Ele foi um dos maiores químicos de todos os tempos e certamente um cidadão muito importante neste século, pois foi a única pessoa a receber o famoso Prêmio Nobel por duas vezes, por motivos completamente diferentes.

Em 1954 ele recebeu o Prêmio Nobel de Química, principalmente pela obra A Natureza das Ligações Químicas, publicada em 1939, que colocou as bases da Ligação Covalente entre átomos, para formar as moléculas.

Depois, em 1962 recebeu o Prêmio Nobel da Paz por participar ativamente de manifestações contra testes nucleares, o uso de bombas atômicas como armas de guerra e a construção de usinas nucleares.

Ele estudou Química no Caltech, o famoso Instituto de Tecnologia da Califórnia e pesquisou e ensinou no próprio Caltech, na Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara e em San Diego, na Universidade de Stanford em Palo Alto, Califórnia. Foi um pesquisador ativo até a sua morte, quando atuava como Diretor de Pesquisa no Instituto Linus Pauling de Ciências e Medicina, também em Palo Alto.

Pauling se interessava em entender, explicar e prever fenômenos, deixando a formulação matemática em segundo plano. Ele mesmo se dizia mais preocupado com as idéias do que com as fórmulas.

Em 1928 publicou um dos seus primeiros trabalhos associando as idéias sobre a estrutura do átomo com a noção de ressonância entre várias estruturas moleculares equivalentes e alternativas.
Nesta época, que precedeu a bomba atômica, estava começando a ser desenvolvido o modelo de átomo que conhecemos hoje – uma partícula com um núcleo, com carga elétrica positiva, contendo a maior quantidade de massa, rodeado por elétrons que são partículas de massa muito pequena e carga negativa. Cargas negativas dentro de um campo elétrico positivo não podem gerar um sistema estável devido à atração mútua. Ocorre que o átomo é estável porque os elétrons estão em níveis discretos de energia. Estes níveis são descritos matematicamente por funções de onda orbital, que partem do princípio de que o elétron tem comportamento dual, ora se comporta como partícula e ora como onda.
Quando os átomos interagem mais fortemente uns com os outros, podem formar ligações fortes, gerando grupos com identidade própria, bem estabelecida. Estes grupos são as chamadas moléculas.
Algumas moléculas surpreendiam os pesquisadores por apresentarem estabilidades e geometrias incompatíveis com os valores esperados.

Pauling publicou em 1931 o trabalho considerado por ele como o mais importante, propondo que, antes da ligação, os orbitais dos átomos fazem combinações, sofrendo alterações de geometria e de energia, gerando os orbitais híbridos, para então se ligarem e formarem as moléculas. Este modelo explicou de modo absolutamente claro a geometria das ligações dos compostos orgânicos, cujo principal componente é o átomo de carbono.
Orbitais de átomos de todos os elementos químicos podem sofrer hibridização mas o efeito é notável nos compostos orgânicos, importantes por seu papel nos processos ligados à vida.
Depois, Pauling continuou a explicar a formação das moléculas, começando pela mais simples, a molécula de hidrogênio, com apenas dois átomos, e generalizando para os demais casos. Estava sendo proposta a Teoria da Ligação de Valência, fundamental para o entendimento da formação, da estabilidade, do comportamento, etc, das moléculas e portanto das substâncias.

Pauling dedicou-se também a outros temas.
Por exemplo, na década de 50, ele ficou bastante intrigado com o fato do xenônio, um gás nobre, atuar como anestésico. Ele se perguntava: "Como o xenônio, que não reage quimicamente, que não forma nenhum composto conhecido, pode atuar como anestésico? O que faz de uma substância, um anestésico?" Pauling desenvolveu um modelo segundo o qual, no corpo à temperatura ambiente podem se formar microcristais do agente anestésico com cadeias de proteínas, através de interações do tipo Van der Waals, que podem ser fortalecidas pelas presença de íons no anestésico e de cadeias laterais eletricamente carregadas nas proteínas. Estes microcristais podem aprisionar elétrons, interferindo na transferência de impulsos elétricos que constituem a consciência e a memória efêmera.

Pauling também atuou na área de direitos humanos, posicionando-se contra o uso de armas nucleares e contra a construção de usinas nucleares. Em 1952, como ele se recusasse a denunciar companheiros de movimentos pacifistas, o governo americano negou-lhe passaporte para ir à Inglaterra participar de um Congresso sobre estruturas moleculares de proteínas, outro campo que também recebeu dele, importantes contribuições.

Ironicamente, ao mesmo tempo que nos Estados Unidos da América ele era acusado de ser comunista, na antiga União Soviética, 800 cientistas de renome se reuniram e afirmaram que as idéias de Pauling sobre a ressonância entre estruturas moleculares eram incompatíveis com o materialismo dialético e que nenhum patriota soviético usaria este modelo. Cinco anos depois, a aplicação da teoria foi liberada naquele país.

Com um trabalho tão vasto e importante, Pauling brincava e dizia que gostaria de ser lembrado como a pessoa que "descobriu a Vitamina C".
A Vitamina C foi descoberta por outro pesquisador, em 1927, mas em 1967, Pauling redescobriu-a, revelando a importância de terapias com base nela em processos infecciosos, como em gripes. Nos seus últimos anos de vida, publicou um trabalho relatando que concentrações significativas de Vitamina C podem impedir, in vitro, a duplicação do vírus HIV.

Linus Pauling é um gigante do nosso século e deve ser lembrado pelo seu desempenho magnífico como cidadão de seu tempo e pesquisador sério, mas ele foi, acima de tudo, um pensador. Ainda nos anos 50, ele foi confrontado com Van Vleck, que propos a Teoria de Orbitais Moleculares para explicar a formação das moléculas. Esta teoria tem sólida base matemática, enquanto que a Teoria de Pauling explica os fenômenos e depois procura as equações. Van Vleck afirmou: "eu nunca fiz um contribuição para a física que não pudesse ser obtida a partir de equações!", e Pauling respondeu: "eu nunca fiz uma contribuição que não viesse de uma nova idéia. Aí sim, eu procurava a equação que ajudasse a sustentar a idéia!"

Hidrocarbonetos Sion - 2008

Hidrocarbonetos

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sábado, 15 de maio de 2010

Modelo Atômico Atual

Química: Modelos Atômicos Legendado (Prof. Toid)

Rutherford (1911)
(métodos experimentais)


O modelo atômico de Rutherford é baseado nos resultados da experiência que Rutherford e seus colaboradores realizaram: bombardeamento de uma lâmina muito fina (delgada) de ouro (Au) com partículas alfa (que eram positivas). Para ver e entender melhor a referida experiência, clique na figura abaixo:




Rutherford e seus colaboradores verificaram que, para aproximadamente cada 10.000 partículas alfa que incidiam na lâmina de ouro, apenas uma (1) era desviada ou refletida. Com isso, concluíram que o raio do átomo era 10.000 vezes maior que o raio do núcleo. Comparando, se o núcleo de um átomo tivesse o tamanho de uma azeitona, o átomo teria o tamanho do estádio do Morumbi. Surgiu então em 1.911, o modelo do átomo nucleado, conhecido como o modelo planetário do átomo: o átomo é constituído por um núcleo central positivo, muito pequeno em relação ao tamanho total do átomo porém com grande massa e ao seu redor, localizam-se os elétrons com carga negativa (compondo a "enorme" eletrosfera) e com pequena massa, que neutraliza o átomo.






Bohr (1.913)
(métodos experimentais)

Nota-se no modelo de Rutherford dois equívocos:

*

uma carga negativa, colocada em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária, adquire movimento espiralado em direção à carga positiva acabando por colidir com ela;
*

uma carga negativa em movimento irradia (perde) energia constantemente, emitindo radiação. Porém, sabe-se que o átomo em seu estado normal não emite radiação.

O físico dinamarquês Niels Bohr conseguiu "solucionar" os equívocos cometidos por Rutherford baseando-se na seguinte idéia:

· um elétron num átomo adquire apenas certas energias, e cada energia é representada por uma órbita definida, particular. Se o elétron recebe energia ele pula para uma outra órbita mais afastada do núcleo. Pode ocorrer no elétron a perda de energia por irradiação, e sendo assim, o elétron cai para uma órbita mais próxima do núcleo. Todavia o elétron não pode ficar entre duas órbitas definidas, específicas, pois essa não seria uma órbita estável ( órbita não específica ).
Conclui-se então que: quanto maior a energia do elétron, mais afastado ele está do núcleo.
Em outras palavras: um elétron só pode estar em movimento ao redor do núcleo se estiver em órbitas específicas, definidas, e não se encontra em movimento ao redor do núcleo em quaisquer órbitas.

As órbitas permitidas constituem os níveis de energia do átomo ( camadas K L M N ... ).






Sommerfeld (1.916)
(postulou)


Após o modelo de Bohr postular a existência de órbitas circulares específicas, definidas, em 1.916 Sommerfeld postulou a existência de órbitas não só circulares, mas elípticas também. Para Sommerfeld, num nível de energia n, havia uma órbita circular e (n-1) órbitas elípticas de diferentes excentricidades.
Por exemplo, no nivel de energia n = 4 (camada N), havia uma órbita circular e três órbitas elípticas. Cada uma das órbitas elípticas constitui um subnível, cada um com sua energia.
MODELO ATOMICO


Leucipo (450 a. C.)
(pensamento filosófico)


Leucipo viveu por volta de 450 a. C. (à 2.450 de anos atrás) e dizia que a matéria podia ser dividida em partículas cada vez menores, até chegar-se a um limite.

Demócrito
(pensamento filosófico)


Demócrito, discípulo de Leucipo, viveu por volta de 470 a 380 a. C. e afirmava que a matéria era descontínua, isto é, a matéria era formada por minúsculas partículas indivisíveis, as quais foram denominadas de átomo (que em grego significa "indivisível"). Demócrito postulou que todos os tipos de matéria era formada a partir da combinação de átomos de 4 elementos: água, ar , terra e fogo. O modelo da matéria descontínua foi rejeitada por um dos grandes filósofos da época, Aristóteles, o qual afirmava que a matéria era contínua, isto é, a matéria vista como um "todo inteiro" (contrastando com a idéia de que a matéria era constituída por minúsculas partículas indivisíveis).

Dalton (1.808)
(métodos experimentais
)

O químico inglês John Dalton, que viveu entre 1.766 a 1.825, afirmava que o átomo era a partícula elementar, a menor partícula que constituía a matéria. Em 1.808, Dalton apresentou seu modelo atômico: o átomo como uma minúscula esfera maciça, indivisível, impenetrável e indestrutível. Para ele, todos os átomos de um mesmo elemento químico são iguais, até mesmo as suas massas. Hoje, nota-se um equívoco pelo fato da existência dos isótopos, os quais são átomos de um mesmo elemento químico que possuem entre si massas diferentes. Seu modelo atômico também é conhecido como "modelo da bola de bilhar".

Thomson (1.897)
A Evolução dos Modelos Atômicos
(métodos experimentais)

Pesquisando os raios catódicos, o físico inglês J. J. Thomson demonstrou que os mesmos podiam ser interpretados como sendo um feixe de partículas carregadas de energia elétrica negativa, as quais foram chamadas de elétrons. Utilizando campos magnéticos e elétricos, Thomson conseguiu determinar a relação entre a carga e a massa do elétron. Ele conclui que os elétrons (raios catódicos) deveriam ser constituintes de todo tipo de matéria pois observou que a relação carga/massa do elétron era a mesma para qualquer gás que fosse colocado na Ampola de Crookes (tubo de vidro rarefeito no qual se faz descargas elétricas em campos elétricos e magnéticos). Com base em suas conclusões, Thomson colocou por terra o modelo do átomo indivisível e apresentou seu modelo, conhecido também como o "modelo de pudim com passas":

Química: Modelos Atômicos - EducaBahia - (Prof. Toid)

Doenças Raras [Rare Diseases]

Acidente em Pouso na Plataforma

Acidente na plataforma P-36 da Petrobrás

Funcionamento Plataforma de Petroleo Petrobras PARTE 1

Aula 05 - Quimica - Petróleo