Transformações Químicas

Habilidades:

(EM13CNT101) – Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas. (Experimento com cálcio e fogo).

Transformações Químicas

Queima do carvão

São transformações químicas, onde a matéria inicial (reagente) sofre modificações pela ação de fatores como calor, originando substâncias novas (produtos), com características diferentes da matéria inicial. 

As reações de combustão, podem ser representadas de forma simplificada: 

C + O2 → CO2 + calor

O combustível, comburente e a energia de ativação (energia necessária para iniciar o processo de combustão) são necessários para iniciar a reação de combustão, obtendo-se produtos como os gases, resíduos sólidos e a energia liberada em forma de calor. 

A queima completa e incompleta dos combustíveis que são utilizadas de forma desenfreada, liberam gases poluentes como monóxido de carbono e dióxido de carbono, que contribuem nos fenômenos como o aquecimento global e o efeito estufa, além de serem prejudiciais à saúde humana. 

Ferrugem (processo de oxidação)

Acontece pela ação do tempo, calor e umidade. 

A reação global da oxidação do ferro é a seguinte: 

2 Fe + O2 + 2 H2O → 2 Fe(OH)2

O Hidróxido de Ferro é o responsável pela coloração castanha da ferrugem. 

A contribuição da ciência no descobrimento e na evolução de materiais (fibra de carbono, plásticos, ligas metálicas como o aço mais leve, por exemplo) barateiam custos e melhoram a qualidade de vida, mas podem agredir o meio ambiente, se não forem utilizados adequadamente. 

A evolução dos conhecimentos científicos-tecnológicos modificaram o mundo e a vida no planeta. 

Dos trilhos enferrujados chegando ao celular, o caminho percorrido apresenta uma trajetória de ganhos, em vários aspectos, em áreas como na medicina, agricultura, telecomunicações etc., mas com acentuada agressão ao meio ambiente. 

Devemos refletir sobre como o homem poderá equilibrar suas ações, continuando com o avanço tecnológico e científico, mas com foco na qualidade de vida do homem e do planeta, com ações de sustentabilidade.

Ciência x Ser Humano x Planeta

A Ciência está presente em tudo na vida: nos alimentos, no corpo humano, nas vestimentas, nos remédios, nas construções, na tecnologia, na extração de recursos naturais, nos processos produtivos, no ar que respiramos, nos fenômenos naturais que observamos e, também, nos desequilíbrios do meio ambiente, causados pelo homem, devido à inserção de agentes poluidores, tais como o monóxido de carbono proveniente da queima de combustíveis e a utilização desenfreada de reações químicas de grande potencial energético e explosivo, como a fissão nuclear (da bomba atômica).

A evolução dos materiais e objetos do cotidiano e suas consequências para a vida

A contribuição da Química e das tecnologias aplicadas, permite que cada vez mais novas estruturas sejam descobertas e utilizadas, como a fibra ótica, o plástico etc., mas, ao mesmo tempo, acarreta grandes responsabilidades de não agredir o planeta.

Fonte:

Currículo em Ação - Ciências da Natureza e suas Tecnologias

https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/2022/01/EM_PR_CNT_1%C2%AAs%C3%A9rie_Vers%C3%A3o_Preliminar_24-01.pdf

Energia nas transformações químicas

Habilidade: Identificar formas de energia envolvidas nas transformações químicas.

Um fato de grande importância na observação das transformações químicas e físicas é que matéria e energia estão intimamente relacionadas. 

Essas transformações acontecem com liberação ou absorção de energia, por exemplo, a Energia Luminosa é absorvida na fotossíntese dos vegetais e liberada na queima de uma vela; a Energia Elétrica é liberada em uma pilha e absorvida na recarga de uma bateria de automóvel.  

Como mencionado, a energia pode ser transformada em outra, da mesma forma que uma substância química também pode ser transformada em interconversão de energia. Veja os exemplos:  

• Numa lâmpada, a Energia Elétrica é transformada em Energia Luminosa e Térmica.  

• Numa usina termelétrica, a Energia Térmica é transformada em Energia Elétrica.  

• Num aquecedor solar, a Energia Solar é transformada em Energia Térmica.  

• Num ferro de passar roupa, a Energia Elétrica é transformada em Energia Térmica.  

• Num motor à explosão, a Energia Térmica é convertida em Energia Mecânica.  

Em uma reação química, pode haver liberação de Energia Luminosa, Elétrica, Térmica, entre outras.  

A combustão é uma reação química que libera calor, Energia Térmica.  

Veja algumas curiosidades:  

• Na combustão completa da gasolina, álcool e óleo diesel são liberados gás carbônico, vapor de água e Energia Térmica. A Energia Térmica é utilizada para mover motores de carros, caminhões, tratores.  

• A energia liberada na combustão do Hidrogênio com o Oxigênio, produzindo água, é utilizada para mover os ônibus espaciais.  

• A Energia Térmica liberada na combustão do gás de cozinha é utilizada no cozimento de alimentos, no aquecimento da água dos aquecedores domésticos.  

• A energia liberada na combustão em forma de calor pode ser medida em calorias ou em Joule.

Fonte:

https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/biologia/energia-e-transformacao-quimica/61032

https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/sites/7/pdfs/EM_PR_CN_01_Vol1_VP.pdf

Transformações químicas no dia a dia e no sistema produtivo

Habilidade:  Reconhecer a ocorrência de transformações químicas no dia a dia e no sistema produtivo.

Também conhecidas como reações químicas, as transformações químicas são mudanças onde ocorre a formação de novas substâncias devido à alteração das propriedades das substâncias iniciais – reagentes. 

As matérias sofrem, constantemente, transformações. Quando as mudanças são apenas relacionadas ao seu estado, ou ainda à agregação do material, chamamos de transformação física da matéria. A transformação somente pode ser chamada química quando resulta na produção de um material distinto do inicial, com características também distintas.

Tipos de transformações químicas 
- Por ação do calor 

Diversas substâncias, ao sofrer ação do calor, transformam-se, pois recebem calor suficiente para isso. Pode-se citar como exemplo coisas do dia-a-dia, como fazer uma torrada, aquecer o açúcar e transformá-lo em caramelo, assar um pão, entre outras.   

- Por ação da luz 

Seja proveniente do Sol ou artificial, a luz é um agente que transforma quimicamente diversas coisas presentes em nossos dias. Para exemplificar, lembre-se das folhas das árvores que, com o tempo, acabam por amarelar-se, e das frutas que amadurecem. Além disso, a nossa pele que, quando exposta ao Sol, recebe uma coloração diferente.  

- Por ação mecânica 

Essa transformação se dá devido a uma ação mecânica, ou seja, quando há fricção ou choque entre elas. A energia é liberada no momento do choque, desencadeando uma reação química. Esse tipo de transformação pode ser observado quando acendemos um fósforo ou um isqueiro, ou ainda quando ocorre a explosão de uma dinamite.  

- Por ação da corrente elétrica 

Algumas substâncias necessitam da energia elétrica para sofrer transformações químicas. Por exemplo, a composição do cobre, que é feito por meio do cloreto de cobre sendo colocado em solução aquosa. Ao se decompor com a ação da corrente elétrica, libera o cloro – ação que pode ser observada devido ao cheiro característico – e forma-se o cobre em estado sólido, que pode ser identificado pela coloração castanho avermelhada.  

Além disso, podemos decompor a água em hidrogênio e oxigênio, também por meio da corrente elétrica, realizando a eletrólise da água.  

- Por junção de substâncias
Por último temos a junção de substâncias que podem ocasionar a transformação. Pode-se citar como exemplo reações comuns realizadas em laboratório, como a transformação que ocorre ao se colocar pregos de ferro em uma solução aquosa de sulfato de cobre. Após determinado período, nota-se que a solução tem sua cor alterada para verde, e sobra um depósito ao fundo do recipiente, com coloração acastanhada.

Sistema produtivo

Temos como transformações químicas no processo produtivo a produção de sabão e detergente que são produzidos a partir de gorduras e óleos.

Questões

UEM 2015 (Adaptada) A respeito de gorduras, óleos vegetais, biodiesel, ácidos graxos e sabões, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 
01) As gorduras trans são produzidas a partir de um processo de oxidação catalítica. 
02) Sabões podem ser produzidos a partir de uma reação ácido-base entre uma base forte e um ácido graxo. 
04) As gorduras de origem animal são constituídas essencialmente de ácidos graxos saturados, e os óleos vegetais apresentam cadeias saturadas, monoinsaturadas e poli-insaturadas. 
08) Óleos vegetais poli-insaturados são sólidos e a partir do processo de hidrogenação se tornam líquidos, em temperatura ambiente. 
16) A partir de uma reação de transesterificação é possível produzir biodiesel. Para isso, reage-se um óleo vegetal na presença de um álcool de cadeia curta e de um catalisador.  
A soma das opções verdadeiras com relação as descrições que relatam esse episódio está no Item:  
a.7 
b.22 
c.14 
d.18 
e.26

Fonte:
https://www.estudopratico.com.br/transformacoes-quimicas/
https://www.stoodi.com.br/exercicios/uem/2015/questao/uem-2015-adaptada-a-respeito-de-gorduras-oleos-vegetais-biodiesel/
https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/ensino-medio/guia-de-transicao-do-ensino-medio/
https://efape.educacao.sp.gov.br/curriculopaulista/wp-content/uploads/sites/7/pdfs/EM_PR_CN_01_Vol1_VP.pdf
https://www.docsity.com/pt/saponificacao-2/4727464/

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

Tipos de transformações químicas

Transformações químicas por ação do calor 

Diversas substâncias, ao sofrer ação do calor, transformam-se, pois recebem calor suficiente para isso. Pode-se citar como exemplo coisas do dia-a-dia, como fazer uma torrada, aquecer o açúcar e transformá-lo em caramelo, assar um pão, entre outras.  

Transformações químicas por ação da luz 

Seja proveniente do Sol ou artificial, a luz é um agente que transforma quimicamente diversas coisas presentes em nossos dias. Para exemplificar, lembre-se das folhas das árvores que, com o tempo, acabam por amarelar-se, e das frutas que amadurecem. Além disso, a nossa pele que, quando exposta ao Sol, recebe uma coloração diferente.  

Transformações químicas por ação mecânica 

Essa transformação se dá devido a uma ação mecânica, ou seja, quando há fricção ou choque entre elas. A energia é liberada no momento do choque, desencadeando uma reação química. Esse tipo de transformação pode ser observado quando acendemos um fósforo ou um isqueiro, ou ainda quando ocorre a explosão de uma dinamite.  

Transformações químicas por ação da corrente elétrica 

Algumas substâncias necessitam da energia elétrica para sofrer transformações químicas. Por exemplo, a composição do cobre, que é feito por meio do cloreto de cobre sendo colocado em solução aquosa. 

Ao se decompor com a ação da corrente elétrica, libera o cloro – ação que pode ser observada devido ao cheiro característico – e forma-se o cobre em estado sólido, que pode ser identificado pela coloração castanho avermelhada. 

Além disso, podemos decompor a água em hidrogênio e oxigênio, também por meio da corrente elétrica, realizando a eletrólise da água.  

Transformações químicas por junção de substâncias 

Por último temos a junção de substâncias que podem ocasionar a transformação. Pode-se citar como exemplo reações comuns realizadas em laboratório, como a transformação que ocorre ao se colocar pregos de ferro em uma solução aquosa de sulfato de cobre. Após determinado período, nota-se que a solução tem sua cor alterada para verde, e sobra um depósito ao fundo do recipiente, com coloração acastanhada.

Fonte bibliográfica:

https://www.estudopratico.com.br/transformacoes-quimicas/

Fatores que interferem nas interações e transformações químicas

O tempo gasto.

A absorção e a liberação de energia.

A possibilidade de se reverter esses processos.

Há na natureza transformações que podem ser rápidas ou lentas e que esse aspecto pode ser controlado ou modificado.

Os processos de calcinação usados durante o período colonial em alguns países, duravam cerca de três dias para completar a transformação do calcário em gás carbônico e cal viva.

Com a modernização dos fornos, o tempo de produção diminuiu para apenas algumas horas.

O fator tempo

Importância de se reduzir o tempo de cozimento dos alimentos e de se aumentar o tempo envolvido na deterioração dos mantimentos.

O fator energia

Algumas transformações químicas vão liberar energia, comumente na forma de energia térmica (queima da madeira), ao passo que outras vão absorvê-la (o cozimento de um ovo).

Fenômeno endotérmico absorve energia na forma de calor.

Fenômeno exotérmico evidenciada pela mudança de cor.

Transformação revertível

É quando os reagentes são facilmente recuperáveis sem a adição de novos materiais.

Exemplo: derretimento da parafina na produção de vela e a desidratação do sulfato de cobre pentaidratado.

Transformação irrevertível

É quando não se consegue recuperar os reagentes, a não ser pela adição de outros materiais e por meio de outros procedimentos.

Exemplo: corrosão de um portão de ferro, a dissolução de um comprimido efervescente de sal de fruta, queima do carvão.

Nas transformações reversíveis a formação do produto e a regeneração do reagente ocorrem ao mesmo tempo e seguem os mesmos caminhos.

Exemplo: gelo, amassar um papel, transformar tecido em roupa.

Nas transformações revertíveis o caminho de reação da regeneração dos reagentes não precisa ser o mesmo da formação do produto nem a reação precisa se processar nos dois sentidos ao mesmo tempo.

Transformações instantâneas:

Queima de diversos materiais, explosão de fogos de artifício, efervescência de água oxigenada em contato com uma ferida.

Transformações não instantâneas:

Corrosão de estátuas de mármore, apodrecimento de alimentos, cozimento de alimentos.

Bibliografia

Fonte: Material de apoio ao currículo do Estado de São Paulo: Caderno do Professor, Química, Ensino Médio, 1ª Série. São Paulo: SE, 2014.