Destilação Fracionada

Habilidade: Optar pelo processo de destilação fracionada para separar substâncias com temperaturas de ebulição próximas.

A destilação, de uma forma geral, é um dos métodos mais utilizados para separar os componentes de misturas homogêneas que apresentam líquido com sólido ou apenas líquidos em sua composição.  

A chamada destilação fracionada é utilizada exclusivamente para separar os componentes de uma mistura que apresente dois ou mais líquidos em sua constituição, como uma mistura de água e acetona. É importante que os líquidos que compõem a mistura não apresentem pontos de ebulição muito próximos ou ainda que a mistura não seja azeotrópica (mistura homogênea formada apenas por líquidos que apresenta ponto de ebulição constante). 

Nesses dois casos, são necessários métodos químicos para que a separação seja realizada.  

Os equipamentos utilizados em uma destilação fracionada são praticamente os mesmos de uma destilação simples, com o acréscimo de um equipamento chamado de coluna de fracionamento. 

Como funciona

O funcionamento de uma destilação fracionada baseia-se na diferença de ponto de ebulição entre os líquidos que formam a mistura. Vamos utilizar o exemplo da água (ponto de ebulição igual a 100 ºC) e acetona (ponto de ebulição igual a 58 ºC) para entendermos como esse processo funciona.

Inicialmente adicionamos a mistura no balão de vidro. Em seguida, ligamos o bico de Bunsen ou a chapa de aquecimento para aquecer a mistura. A partir daí, os dois líquidos começam a transformar-se em vapor e deslocam-se em direção à coluna de fracionamento, onde competem por um mesmo espaço. 

Como a coluna de fracionamento é um obstáculo, por conter várias bolinhas e pouco espaço livre, apenas um dos vapores consegue atravessá-la. Atravessa a coluna de fracionamento apenas o vapor do líquido que apresentar o menor ponto de ebulição, já que, quanto menor o ponto de ebulição, menor é a densidade do vapor. 

Após atravessar a coluna de fracionamento, o vapor do líquido de menor ponto de ebulição entra no condensador e sofre o fenômeno da condensação, retornando para o estado líquido. Por fim, o líquido condensado é recolhido no frasco coletor. A imagem a seguir apresenta um esquema de destilação fracionada: 

Como no exemplo utilizado a acetona tem o menor ponto de ebulição, é ela que consegue atravessar a coluna de fracionamento, sendo condensada e recolhida no frasco coletor.  

Observação: Para evitar que o vapor de água também atravesse a coluna de fracionamento, é importante sempre ficar de olho no termômetro e não permitir que a temperatura de aquecimento ultrapasse o valor do menor ponto de ebulição.

Fonte:

https://brasilescola.uol.com.br/quimica/destilacao-fracionada.htm

Concentração em quantidade de matéria

Habilidade:  Reconhecer as unidades de concentração expressas em g/L, % em massa, em volume e em mol/L.

Concentração em quantidade de matéria é uma forma de quantificar o soluto e os seus íons em uma solução. Essa forma de concentração relaciona o número de mol de soluto e o volume de toda a solução:  
M = concentração em quantidade de matéria  
n1 = número de mol do soluto  
V = volume da solução  

Todavia, a quantidade de matéria do soluto pode ser calculada de forma específica por meio da divisão da massa do soluto (m1) pela sua massa molar (M1). Essa relação pode ser vista na fórmula ao lado.  

Dessa forma, conhecendo a fórmula da concentração em quantidade de matéria e a fórmula da quantidade de matéria, podemos relacionar as duas por meio da substituição do n1 pela relação m1/M1 da fórmula ao lado.

Essa fórmula será utilizada sempre que o exercício fornecer a massa do soluto (m1), e não a quantidade de matéria presente na solução.  
Com relação à unidade de medida, devemos utilizar para a concentração em quantidade de matéria o mo/L, haja vista que a unidade utilizada para o número de mol do soluto é o mol e a unidade utilizada para o volume da solução é o litro (L). É possível também utilizar as unidades molar ou M no lugar de mol/L.  

Concentração em quantidade de matéria
Exemplo 1: 
Calcule a concentração em quantidade matéria de uma solução que apresenta 0,6 mol de Na2SO4 em 400 mL de solução.  
Dados do exercício:  
M = ?  
n1 = 0,6 mol  
V = 400 mL. O volume, no entanto, deve ser trabalhado em Litro. Para isso, basta dividir o valor fornecido por 100. Assim, V = 0,4 L.  

Agora utilizamos os valores fornecidos na expressão da concentração em quantidade de matéria:  
M = 0,6        
       0,4  

M = 1,5 mol/L  

Exemplo 2: 
Qual é a massa de sulfato de sódio (Na2SO4) que deve ser dissolvida em água até completar o volume de solução de 500 mL, de modo que se obtenha uma solução de 0,03 mol/L?  
Dados do exercício:  
m1 = ?  
V = 500 mL. Dividindo por 1000, teremos 0,5 L;  
M = 0,03 mol/L  

Para determinar a massa molar do soluto no exercício, basta multiplicar o valor da massa de cada elemento pela quantidade de átomos dele na fórmula do soluto, Na2SO4, e somar os resultados:  
Para o Na, temos:  
2.23 = 46 g/mol  
Para o S, temos:  
1.32 = 32 g/mol  
Para o O, temos:  
4.16 = 64 g/mol  
Agora somamos os resultados encontrados para cada elemento:  
M1 = 46 + 32 + 64  
M1 = 142 g/mol  

Com esses dados, podemos determinar o valor da massa do soluto (m1) por intermédio da fórmula da concentração em quantidade de matéria:  

0,03 =     m1              

           142 x 0,5  
0,03 = m1          
            71  
m1 = 0,03 x 71  
m1 = 2,13 g

Questões

Uma solução de 368 g de glicerina (C3H8O3) em 1600 g de água apresenta densidade de 1,044 g/cm3. Calcule a concentração em mol/L dessa solução. 
Dados: massas atômicas: H = 1; C = 12; O =16.

Qual massa de ácido sulfúrico (H2SO4) será necessária para preparar 2 litros de uma solução na concentração de 3 mol/L? 
Dado: M(H2SO4)= 98 g/mol.

(Fuvest-SP) A concentração de íons fluoreto em uma água de uso doméstico é de 5,0 · 10–5 mol/litro. Se uma pessoa tomar 3,0 litros dessa água por dia, ao fim de um dia, a massa de fluoreto, em miligramas, que essa pessoa ingeriu é igual a: 
(massa molar do fluoreto: 19,0 g/mol)  
a)      0,9.    
b)      1,3.      
c)      2,8.     
d)      5,7.      
e)      15.

Fonte:

https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-concentracao-quantidade-materia.htm
https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-concentracao-mol-l-ou-molaridade.htm#resp-4

Concentração de Soluções

Habilidade: Reconhecer as unidades de concentração expressas em g/L, % em massa, em volume e em mol/L.

Uma solução é uma mistura homogênea (tipo de mistura onde não é possível distinguir de forma individual cada um dos seus componentes) de um soluto (substância sendo dissolvida) em um solvente (substância que efetua a dissolução). 

As soluções são encontradas em quaisquer dos três estados físicos: gasoso , líquido ou sólido. O ar, solução gasosa mais comum, é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e quantidades menores de outros gases. Muitas ligas metálicas são soluções sólidas como o “níquel” das moedas (25% Ni, 75% Cu). As soluções mais familiares estão no estado líquido, especialmente aquelas nas quais a água é o solvente.

Concentração de Soluções 

A concentração de uma solução deve ser expressa em unidades quantitativas. São usadas as chamadas unidades de concentração que são medidas quantitativas da afinidade de soluto que se dissolve.  

A quantidade relativa de uma substância é conhecida como concentração e é expressa em diferentes unidades.   

Concentração Comum (C)  

Também chamada concentração em g/L (grama por litro), relaciona a massa do soluto em gramas com o volume da solução em litros.  

C = concentração comum (g/L) 

m1 = massa do soluto (g) 

V = volume da solução (L)

Densidade (d) 

Relaciona a massa e o volume da solução, geralmente, as unidades usadas são g/mL ou g/cm3. Devemos tomar cuidado pois a  concentração comum relaciona a massa de soluto com o volume da solução e  densidade, a massa de solução com o volume da solução.  

d = msolução⋅V 

msolução = msoluto + msolvente 

V = volume da solução

Concentração em Quantidade de Matéria (Cn) 

Cientificamente, é mais usual esta concentração, que relaciona a quantidade de soluto (mol) com o volume da solução, geralmente em litros. Sua unidade é mol/L:  

Cn=n1⋅V, sendo, n1=m1M1 

m1 = massa de soluto em solução (g) 

M1 = massa equivalente a 1 mol do mesmo.

Título (T) 

Pode relacionar a massa de soluto com a  massa da solução ou o volume do soluto com o volume da solução.  

T = m1m ou T = V1V 

m1 = massa de soluto em solução (g) 

V1 = volume do soluto 

m e V = massa e volume da solução respectivamente.  

O valor do título nunca será maior do que 1, não possui unidade e ao multiplicarmos o resultado obtido por 100 teremos a porcentagem de soluto presente em solução.

Fração Molar  

A fração molar (X) de um componente ”a” em solução é a razão do número de mols deste componente pelo número total de mols de todos os componentes.   

XA =        nA             

          nA+nB+nC+…  

XB =        nB             

          nA+nB+nC+…  

A soma das frações molares de todos os componentes de uma solução deve ser igual a 1. Isto é: XA +XB+... = 1.

Molaridade (M)  

Molaridade ou concentração molar é o número de mols do soluto dissolvido por litro de solução.  

M = n1⋅V 

M = molaridade (mol/L) 

n1 = número de mols do soluto (mol) 

V = volume da solução (L)

Molalidade (m)  

Molalidade é o número de mols de soluto dissolvido por quilograma (1000 g) de solvente  

m =     nº de mols do soluto    

        massa de solvente em Kg  

Partes por milhão (ppm) 

Unidade que nos permite expressar a concentração de substâncias extremamente diluídas, relacionando a massa do soluto e a massa da solução em grama, multiplicada por 106  (1.000.000).  

ppm = msoluto⋅10⁶  

           msolução

Podemos fazer também a relação entre concentração comum, densidade e título para calcular a concentração de uma solução.  

C = 1000 ⋅ d ⋅ T

Questões

(UFSCar-2002) O flúor tem um papel importante na prevenção e controle da cárie dentária. Estudos demonstram que, após a fluoretação da água, os índices de cáries nas populações têm diminuído. O flúor também é adicionado a produtos e materiais odontológicos. Suponha que o teor de flúor em determinada água de consumo seja 0,9 ppm (partes por milhão) em massa. Considerando a densidade da água 1 g/mL, a quantidade, em miligramas, de flúor que um adulto ingere ao tomar 2 litros dessa água, durante um dia, é igual a:

a) 0,09 

b) 0,18 

c) 0,90 

d) 1,80 

e) 18,0

(UFSCar-2000) 

Soro fisiológico contém 0,900 gramas de NaCl, massa molar = 58,5 g/mol, em 100 mL de solução aquosa. A concentração do soro fisiológico, expressa em mol/L, é igual a:  

a) 0,009 

b) 0,015 

c) 0,100 

d) 0,154 

e) 0,900

(UFMG-1997) 

O rótulo de um produto usado como desinfetante apresenta, entre outras, a seguinte informação. Cada 100 mL de desinfetante contém 10 mL de solução de formaldeído 37% V/V (volume de formaldeído por volume de solução). A concentração de formaldeído no desinfetante, em porcentagem volume por volume, é:  

a) 1,0% 

b) 3,7% 

c) 10% 

d) 37%

Fonte:

http://educacao.globo.com/quimica/assunto/solucoes/concentracao-de-solucoes.html

https://descomplica.com.br/artigo/quais-sao-as-principais-unidades-de-concentracao-quimica/4QN/

Evidências de Transformações Químicas

Habilidade: Identificar a formação de novas substâncias a partir das evidências macroscópicas (mudanças de cor, desprendimento de gás, mudanças de temperatura, formação de precipitado, emissão de luz etc.).

As reações químicas ocorrem em nível microscópico, havendo um rearranjo dos átomos em que as ligações que formam as substâncias iniciais (reagentes) são rompidas e são realizadas novas ligações químicas para a formação de novas substâncias (produtos). 

Portanto, as maneiras de identificar as reações mencionadas abaixo não são aplicáveis em 100% dos casos. Muitas ocorrem sem nenhuma alteração visual. Assim, para uma determinação segura se houve ou não reação, é necessária a determinação das propriedades específicas dos reagentes e dos produtos, como pontos de fusão e ebulição, densidade e solubilidade.  

Efervescência

Observa-se a formação de bolhas quando a reação envolve a formação de alguma substância gasosa. A imagem ao lado mostra um comprimido de antiácido estomacal que é colocado na água. Sabemos que ocorre uma efervescência muito grande. O gás não estava presente na água e no comprimido isoladamente, mas foi formado pela reação entre eles.  

Precipitado

Muitas vezes quando duas substâncias líquidas ou em solução aquosa reagem, ocorre a formação de um precipitado, que pode ser um sólido ou uma turvação de uma solução líquida que fica bem visível. Por exemplo, quando misturamos nitrato de chumbo e iodeto de potássio, forma-se um precipitado amarelo que é uma nova substância, o iodeto de chumbo.  

Mudança de cor

Essa alteração física geralmente é resultado de reações em que há transferência de elétrons (oxirredução), ocorrendo a formação de cátions que fornecem a cor característica. Por exemplo, uma solução aquosa de sulfato de cobre II é azul porque possui os cátions cobre (Cu2+). 

Outro exemplo é a queima dos fogos de artifício, que usa sais de diferentes cátions para originar o efeito colorido que é visto.  

Transformações químicas com mudança de cor podem ser vistas em muitos casos, como no apodrecimento das frutas, água sanitária em tecido colorido, queima de papel, cozimento dos alimentos, quando as folhas das árvores vão secando e no enferrujamento dos pregos.  

Absorção ou liberação de energia

Essa manifestação pode ser de várias formas, tais como:  

Calor

As reações que ocorrem com absorção de calor — que são chamadas de reações endotérmicas — fazem com que a vizinhança do sistema fique fria. Já as que ocorrem com liberação de calor — as reações exotérmicas, como as reações de combustão, deixam a vizinhança com a temperatura mais alta.  

Eletricidade

Isso acontece, por exemplo, nas pilhas e baterias, que são dispositivos capazes de transformar energia química em energia elétrica por meio de reações espontâneas de oxirredução (em que há transferência de elétrons).  

Luz

O aparecimento de chama ou luminosidade é uma evidência de que houve reação. Isso na queima de álcool, do carvão, do palito de fósforos, entre outros.

Fonte:

https://alunosonline.uol.com.br/quimica/como-reconhecer-uma-transformacao-quimica.html

Lapbook

Lapbook ou livros dobráveis com bolsos 

É uma espécie de mapa conceitual tridimensional, construído a partir de uma pastinha, em diferentes formatos e dimensões, que representa a abordagem de um determinado conteúdo.

Materiais utilizados

Pastas de papéis de arquivo, cartolina, papel Color Set para criar dobraduras, cola, tesoura, envelopes ou bolsinhos contendo informações acerca do tema e mais o que a criatividade desejar!

Como são feitos 

É composto por diferentes tipos de elementos: dobraduras, mapas e legendas, ilustrações, resumos a partir de pesquisas, enfim, tudo o que estiver relacionado ao tema proposto e o aluno demonstre interesse em utilizar, com o objetivo de representar o seu conhecimento.

Um lapbook é usado para criar uma coleção de mini books (mini livros) e atividades que podem ser postos dentro de uma pasta de papéis. Cada mini book contém um projeto, um ponto fundamental ou conceito relativo ao estudo de determinada unidade, assunto ou fato. 

Os mini books incluídos em um lapbook podem ser de qualquer tamanho ou forma, e podem ser feitos de papel de cópia, papel criativo, ou tecido plano. Eles podem ser impressos ou feitos à mão. As possibilidades são infinitas. 

Benefícios de um lapbook

- Destinam-se a reforçar e suplementar o que o aluno aprendeu sobre determinado assunto.

- Permitem aos estudantes serem criativos. 

- Podem ser usados como ferramentas de estudos de várias unidades.

- São pastas já prontas de estudos.

- São ferramentas de revisão imediata.

- São fáceis de armazenar. 

Recursos destacados

- É uma tarefa em que pais e filhos podem trabalhar juntos. Facilita a comunicação entre eles enquanto fazemos uma atividade motivadora. 

- Ele pode se adaptar a qualquer idade. 

- Promove criatividade e autonomia no trabalho, fazendo trabalhos únicos e muito pessoais. 

- Você pode e deve usar diferentes tipos de materiais: cartões, páginas coloridas ou brancas, envelopes, cartões, adesivos, fotos, desenhos ... e decorá-lo como quisermos. Nos ajuda a resumir ou ilustrar qualquer assunto. 

- O aluno pode arquivar para ter em mãos as informações de cada um dos tópicos e brincar com elas.

Fonte:

http://professoras-criativas.blogspot.com/2018/02/construindo-meu-lapbook.html

https://policiamilitar.mg.gov.br/conteudoportal/uploadFCK/ctpmbarbacena/11102018113015729.pdf

Composição do ar atmosférico

Habilidade: Reconhecer o ar atmosférico como formado por uma mistura de gases.

A atmosfera, camada gasosa que envolve a terra, é composta por diversos gases, vapores, microrganismos e outras partículas.

Alguns destes componentes são sempre encontrados no ar e constituem quase a sua totalidade, sendo, portanto denominados componentes constantes.

Outros não aparecem de forma tão frequente quanto os primeiros e sua presença na atmosfera depende de alguns fatores (clima, ventos, poluição) e, por isso, são denominados componentes variáveis do ar.  

Componentes constantes do ar

Nitrogênio – 78% do ar atmosférico são compostos pelo gás nitrogênio (N2), sendo, portanto, o componente mais abundante do ar. Este gás é formado pela união de dois átomos de nitrogênio e é o mais leve de todos os gases que se conhece: sua densidade pode ser até 14 vezes menor do que a do ar, o que explica sua abundância. 

Oxigênio – Este gás aparece na atmosfera numa proporção de aproximadamente 21%. O gás oxigênio (O2) é indispensável à respiração celular: ao ser inspirado, ele é levado até todas as células do organismo e reage com a glicose (C6H12O6), produzindo água (H2O), gás carbônico (CO2) e a energia necessária à realização de todas as atividades do corpo. 

As plantas produzem oxigênio durante a fotossíntese (num mecanismo praticamente inverso à respiração celular), liberando-o à atmosfera. Além disso, o oxigênio também é o principal comburente, ou seja, ele “alimenta” o processo de combustão.  

Gás carbônico (ou dióxido de carbono) – Este gás é um dos produtos da respiração celular, sendo liberado ao ambiente. As plantas utilizam o gás carbônico no processo de fotossíntese, produzindo a partir dele a sua reserva de carboidrato. 

Um das causas do efeito estufa é o excesso deste gás na natureza, o que se deve à queima de combustíveis fósseis, os combustíveis formados pela decomposição da matéria orgânica (petróleo, carvão e gás natural).  

Gases nobres – também conhecidos como gases raros, os gases nobres pertencem ao grupo 18 da tabela periódica, cujos membros são: hélio (He), neônio (Ne), argônio (Ar), criptônio (Kr), xenônio (Xe) e radônio (Rn). Estes gases são os componentes menos abundantes da atmosfera.  

Componentes variáveis do ar

Vapor d’água – O vapor d’água é proveniente da evaporação das águas dos oceanos, rios e lagos pelo calor solar, e sua quantidade presente no ar atmosférico varia de acordo com a temperatura, a região do planeta, a estação do ano, entre outros fatores. Alguns fenômenos importantes à vida se devem ao vapor d’água, como a formação das nuvens, a chuva e a neve.  

Fuligem – a fuligem é um material espesso formada por átomos de carbono ligados desordenadamente, e é resultante da combustão incompleta de compostos orgânicos, como, por exemplo, combustíveis fósseis, tabaco, madeira, entre outros. Tal substância pode causar danos à saúde humana, em especial, problemas respiratórios.  

Poeira – também conhecida como pó, a poeira consiste num conjunto de partículas sólidas lançadas no ar por meio de ventos, demolições, erosão do solo, desgastes de materiais. Os grãos de pólen, fiapos de algodão, lã, poeira de carvão, pó de rocha e pó de materiais de construção são alguns exemplos de poeira.  

Microrganismos – na atmosfera, os microrganismos estão presentes em grandes quantidades. Normalmente, eles se encontram associados à poeira e são causadores de diversas doenças, entre elas a gripe, tuberculose, pneumonia e tétano.

Questões

(Fatec-SP) "Na cidade de São Paulo, nos meses de inverno, há um aumento muito grande de poluentes do ar. Normalmente, as camadas inferiores do ar são mais quentes do que as superiores; o ar quente, menos denso, sobe, carregando os poluentes e é substituído por ar frio. Nos meses de junho, julho e agosto, geralmente as camadas inferiores ficam muito frias e densas; logo, o ar não sobe com facilidade e a concentração de poluentes cresce."  

O texto, ao estabelecer um paralelo entre a densidade do ar e temperatura, pretende mostrar o fenômeno  

a) do aumento da população, determinando a poluição.  

b) da poluição química por produtos não biodegradáveis.  

c) das chuvas ácidas.  

d) do efeito estufa.  

e) da inversão térmica.

(PUC-RJ) A maior parte da energia usada hoje no planeta é proveniente da queima de combustíveis fósseis. O protocolo de Kyoto, acordo internacional que inclui a redução da emissão de CO2, e de outros gases, demonstra a grande preocupação atual com o meio ambiente. O excesso de queima de combustíveis fósseis pode ter como consequências:  

a) maior produção de chuvas ácidas e aumento da camada de ozônio.  

b) aumento do efeito estufa e dos níveis dos oceanos.  

c) maior resfriamento global e aumento dos níveis dos oceanos.  

d) destruição da camada de ozônio e diminuição do efeito estufa.  

e) maior resfriamento global e aumento da incidência de câncer de pele.

Fonte:

https://www.infoescola.com/quimica/composicao-do-ar-atmosferico/

https://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-biologia/exercicios-sobre-agentes-poluidores-ar.htm