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A ciência de Vingadores: Ultimato

Oi oi ois!
Aproveitando essa vibe fantástica da estreia de Vingadores Ultimato, vou deixar este vídeo, diga-se de passagem SEM SPOILERS, para se divertirem, aprendendo um pouco mais!!
Espero que gostem!
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Substâncias e Sistemas

Um olá para meus 9ºs anos!
Segue  material usado em aula.
Você pode encontrar o texto completo, usado para montar esses slides, em:
Bons estudos!!

Documentário THC "O Universo além do Big Bang"

Oi oi ois pessoas!
Esse é um Documentário apaixonante!!
Como sei que passar em aula nunca é suficiente, pois as dúvidas sempre aumentam, então segue logo mais:
 "O Universo além do Big Bang"



Divirtam-se!!

Estados Físicos e Estados de Agregação Molecular

     Uma substância pode ser encontrada no estado físico líquido, sólido ou gasoso. Estes diferentes aspectos são chamados de fases de agregação e dependem da temperatura e pressão. 
     Para cada substância, existe uma faixa de temperatura e pressão na qual ela mantém suas características como espécie, mudando apenas de fase de agregação. 
     Por exemplo, a substância água: à temperatura inferior ou igual à 0°C, submetida à pressão de 1atm, ela se encontra na fase sólida; entre 0°C e 100°C, submetida à mesma pressão, ela se encontra na fase líquida e a 100°C também submetida à mesma pressão, ela passará para a forma de vapor de água, ou seja, fase gasosa.

Fase gasosa

Nesta fase, as partículas da substância estão com maior energia cinética. Elas ficam muito distantes umas das outras. Movem-se com muita velocidade e colidem entre si.
Um gás qualquer colocado dentro de uma garrafa de 1 litro adquire a forma da garrafa e seu volume será de 1 litro. Podemos dizer que uma substância na fase gasosa possui forma e volume variáveis.
Por que os gases são compressíveis? Sabendo que os gases (ao contrário dos líquidos e sólidos) não têm volume fixo, com um aumento de pressão podemos comprimi-los, ou reduzir o seu volume. Os gases são compressíveis porque há muito espaço entre as partículas que os compõem.

Fase líquida

Na fase líquida, as partículas estão um pouco mais unidas em relação às partículas da fase gasosa, mas não totalmente unidas. Não há nenhum arranjo definido. 
A energia cinética é intermediária entre a fase gasosa e a fase sólida. As partículas nos líquidos "deslizam" umas sobre as outras e se movem. Isto é o que proporciona a fluidez no líquido. Todos os líquidos podem fluir, e alguns mais que os outros. A água, por exemplo, flui com mais facilidade que o mel. 
Então, dizemos que a água tem baixa viscosidade e que o mel tem alta viscosidade. Os líquidos com baixa viscosidade oferecem menor resistência para fluir.

Fase sólida

Na fase sólida, as partículas que formam a substância possuem a menor energia cinética; elas permanecem praticamente imóveis, unidas por forças de atração mútuas e dispostas, em geral, de acordo com um arranjo geométrico definido.
No caso das moléculas de água, esse arranjo é em forma de anéis, no qual sempre há um átomo de hidrogênio entre dois de oxigênio. O arranjo das moléculas de água, na fase sólida, é o responsável pelo aumento do seu volume. Então, ao se congelar a água se expande, formando o gelo, que é menos denso que a água na fase líquida.
Um bloco de mármore, sobre uma mesa, muda de forma e volume com o passar do tempo? Podemos concluir que uma substância sólida possui forma e volume próprios.

Mudanças de fases

No nosso dia a dia, observamos que o gelo se derrete sob a ação do calor, transformando-se em água. 
A água ferve sob calor mais intenso, transformando-se em vapor d'água. A água, neste caso, apresenta três estados: sólido, líquido e gasoso. São também chamado de estados físicos ou estado de agregação da matéria. 
Quando se transformam de um estado para o outro, chamamos de mudança de estados físicos. Cada transformação recebe um nome.

Fusão – mudança do estado sólido para o líquido.

Vaporização – mudança do estado líquido para o gasoso.

Liquefação ou Condensação – mudança do estado gasoso para o líquido.

Solidificação – mudança do estado líquido para o sólido.

Sublimação – mudança do estado sólido para o gasoso e vice-versa.
A fusão obedece a algumas leis:

  • uma determinada substância funde-se sempre na mesma temperatura, em determinada pressão. Essa temperatura é o ponto de fusão (PF). A água se funde a 0ºC e o ferro a 1500°C.
  • durante a fusão, a temperatura permanece constante, ou seja, não é alterada.
  • durante a fusão, as substâncias aumentam de volume, exceto a água, ferro e a prata.
A temperatura em que uma substância começa a se solidificar é a mesma que ela começa a se fundir. O ponto de solidificação é o mesmo que o ponto de fusão.

A mudança da fase líquida para gasosa é dada de três maneiras. A evaporação é um processo mais lento que ocorre sem temperatura e pressão determinada. A ebulição é um processo rápido e depende de cada substância que possui a sua temperatura e pressão já determinada. É caracterizada pelo aparecimento de grande quantidade de bolhas. 

A ebulição obedece à algumas leis:

  • as substância entram em ebulição sempre na mesma temperatura.
  • durante a ebulição, a temperatura segue inalterada.
Usamos o termo liquefação para indicar o aumento de pressão, transformando o sólido em gás.

A sublimação é um processo desencadeado a partir de uma temperatura e pressão determinadas e não passa pela fase líquida.
FONTE: https://www.soq.com.br/conteudos/ef/substancias/p1.php

Propriedades Gerais e Específicas da Matéria

Olá olá Quimilokos de plantão!
Vamos à complementação do que trabalhamos em aula essa semana:
 Propriedades Gerais e Específicas da matéria.
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Propriedades gerais da matéria
São propriedades comuns a todo tipo de matéria. Suas medidas ajudam na identificação do tipo de matéria, mas não são, por si sós, suficientes para essa análise. As propriedades gerais da matéria mais importantes estão listadas a seguir.
  • Massa: grandeza física que corresponde à quantidade absoluta de matéria que compõe aquele material. Todos os corpos possuem massa.
  • Extensão: corresponde ao espaço ocupado, ao volume ou à dimensão de um corpo.
  • Impenetrabilidade: é a impossibilidade de dois corpos ocuparem, simultaneamente, o mesmo lugar no espaço.
  • Divisibilidade: todos os corpos podem ser divididos em porções menores sem se alterarem a sua constituição e, por isso, todos os corpos são divisíveis (incluindo o átomo).
  • Compressibilidade: os corpos têm a propriedade de poder reduzir o seu volume sob a ação de uma força externa.
  • Elasticidade: os corpos têm a propriedade de voltar à sua forma inicial, no momento de dissipação de todas as forças que lhe foram aplicadas. Além disso, é possível exercer uma força capaz de estender seu tamanho.
  • Descontinuidade: toda matéria é descontínua, por mais compacta que pareça. Existem espaços entre uma molécula e outra, e esses espaços podem ser maiores ou menores, tornando a matéria mais ou menos dura.
  • Inércia: a matéria conserva seu estado de repouso ou de movimento uniforme, a menos que uma força resultante não nula aja sobre ela. No jogo de sinuca, por exemplo, a bola só entra em movimento quando impulsionada pelo jogador e demora algum tempo até parar de novo.
As propriedades massa e volume(extensão) dependem da quantidade de amostra no sistema e são denominadas propriedades extensivas.
 Propriedades específicas da matéria
São propriedades que servem para identificar uma substância. São particulares e exclusivas de cada material. Elas não dependem da quantidade de substância, mas, de sua natureza. A seguir, são apresentadas as principais propriedades específicas da matéria.
Propriedades físicas
Temperatura de fusão (TF): É a temperatura em que uma amostra passa do estado sólido para o estado líquido. Nessa temperatura, a substância encontra-se parte no estado sólido e parte no estado líquido.
Temperatura de ebulição (TE): É a temperatura em que uma amostra sofre ebulição, fazendo a transição do estado líquido para o gasoso. Dessa forma, uma mesma estrutura, à mesma pressão, apresentará um mesmo valor de temperatura, para passar novamente para a fase líquida. Nessa temperatura, a substância encontra-se parte no estado líquido e parte no estado gasoso.
Chamando de TA a temperatura ambiente, obtemos:
TA < TF < TE estado sólido
TF < TA < TE estado líquido
TF < TE < TA estado gasoso
Densidade (d): É a relação entre a massa do material e o volume que ele ocupa. Representa a quantidade de massa que ocupa uma determinada unidade de volume, em dadas temperatura e pressão. A unidade apresentada pelo sistema internacional de medidas (SI) é quilogramas por metro cúbico (kg/m3), porém, em química, utilizamos também kg/L e g/mL.
d = m/v
As propriedades TF, TE e densidade não dependem da quantidade de amostra analisada e são denominadas propriedades intensivas.
 Propriedades organolépticas
Sabor, aroma e textura estão relacionados à capacidade sensorial de identificação de substâncias por meio dos cinco órgãos dos sentidos (olfato, visão, tato, audição e paladar), como o gosto identificado pela boca, o cheiro aferido pelo nariz etc.
Propriedades químicas (reações químicas)
Caracterizam, individualmente, uma substância por meio da alteração da sua composição (fenômeno químico).

Você pode encontrar mais em: Propriedades Gerais e Específicas da Matéria
 Agora, para complementar, fiquem com um vídeoaula sobre essas propriedades!
Dica: sempre pesquise mais sobre os assuntos trabalhados e discutidos em aula, ok?!
Um mol de abraços a todos!!


GRAFENO: Ficção Científica ou Realidade?!

Ao falarmos sobre propriedades da matéria, sejam elas gerais ou específicas, um material que vem despertando a curiosidade e o interesse de muitos pesquisadores brasileiros, é o GRAFENO.
Logo abaixo, seguem alguns vídeos sobre esse material fabuloso, que mais parece coisa de ficção científica!
Aliááááás, por falar em ficção científica, se você ainda não teve oportunidade de assistir a uma série denominada: "The Expanse", então ASSISTA!
Nela você verá infinitas possibilidades de usos e aplicações do grafeno!
Você poderá encontra-la em:
The Expanse - Original Netflix
Divirta-se!! "Ao infinito e além"!!
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Este primeiro, é um videozinho muito bacana, sobre a transformação do grafite em diamante:


Este outro vídeo é uma reportagem do Jornal da Band, de 2017:



Os dois próximos vídeos são do canal SP Pesquisa, dividido em dois blocos!!
Valem muito a pena ser assistidos!






Espero que tenham gostado!!
Um mol de abraços!

De Wöhler à Estrutura Tetraédrica do Carbono



A expressão “química orgânica” tem origem no século XVIII, quando se acreditava que os compostos de carbono só poderiam ser obtidos de organismos vivos [Teoria da Força Vital]. A primeira separação da Química em Inorgânica e Orgânica ocorreu por volta de 1777. Essa separação foi proposta pelo químico alemão Torbern Olof Bergman (1735-1784), que definiu:

· Química Inorgânica é a parte da Química que estuda os compostos extraídos dos minerais.
· Química Orgânica é a parte da Química que estuda os compostos extraídos de organismos vivos.
            Com base nessa definição, Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) formulou a Teoria da Força Vital, ou Vitalismo, segundo o qual os compostos orgânicos necessitavam de uma força maior, a vida, para serem sintetizados.
            Em 1828, um aluno de Berzelius, Friedrich Wöhler (1800-1882), derrubou essa Teoria, sintetizando em laboratório a uréia, CO(NH2)2 , um composto orgânico integrante do suor e da urina dos animais, pelo simples aquecimento de um composto inorgânico extraído de minerais, o cianato de amônio , NH4OCN.
Δ
                                                        NH4OCN → O = C(NH2)2

            Abandonada a Teoria da Força Vital, a denominação deixou de ter sentido, porém foi mantida por tradição.

            A Química Orgânica está intimamente ligada à vida na Terra. Se os compostos de carbono fossem removidos do corpo humano, não restaria mais do que água e alguns resíduos de minerais. O mesmo aconteceria com qualquer organismo vivo.

            Carboidratos, gorduras, proteínas, vitaminas, hormônios, enzimas e muitos remédios são compostos orgânicos. Da mesma maneira, plásticos, perfumes, aromatizantes, sabões, detergentes, borracha e outra infinidade de matérias contêm compostos orgânicos. Percebeu-se então que a definição de Bergman para a Química Orgânica não era adequada. Devido à presença constante do carbono nos compostos orgânicos conhecidos na época, como a uréia, o ácido tartárico, a glicerina, o ácido cítrico e o ácido lático, dentre outros, o químico alemão Friedrich August Kekulé (1829-1896) propôs em 1858 a definição aceita atualmente:

Química Orgânica é a parte da Química que estuda praticamente todos os compostos do elemento carbono.

            Desse modo, a Química Inorgânica é a parte da Química que estuda os compostos dos demais elementos e alguns poucos compostos do elemento carbono, que são denominados compostos de transição. Esse pequeno grupo de compostos, chamados de transição, possui o carbono, mas tem propriedades semelhantes às dos compostos inorgânicos. Dentre eles podemos citar o gás carbônico, o monóxido de carbono, o cianeto de hidrogênio e o isocianato de hidrogênio.

            Com a síntese da ureia, Wöhler deu início a um grande campo de pesquisa, o das sínteses orgânicas. Hoje são conhecidos por volta de 7 milhões de compostos orgânicos contra 200 mil inorgânicos.

             Comparecendo com apenas 0,08% em massa do planeta e aproximadamente 12% nos seres vivos, o que torna o carbono um elemento químico tão especial?

            Se os compostos de carbono podem ser sintetizados em laboratório, por que estudá-los separadamente dos compostos inorgânicos?

POSTULADOS DE KEKULÈ

A segunda metade do século XIX presenciou o nascimento das primeiras concepções realmente consistentes sobre estruturas químicas. Em 1852, o químico inglês Edward Frankland [1825-1899] publicou um trabalho em que aparecia a expressão valência [do latim valentia = que tem força, poder]. Segundo Frankland, cada átomo teria o poder de ligar-se a um número fixo de outros átomos, ou seja, a uma certa valência. O hidrogênio, por exemplo, teria valência 1, e o oxigênio, valência 2. Isso permitia prever que a fórmula da água poderia ser H – O – H , ou seja H2O. 

Oito anos mais tarde, em 1860, o químico italiano Stanislao Cannizzaro [1826-1910] mostrou que substâncias diferentes poderiam ter a mesma proporção de átomos, ou seja, a mesma fórmula mínima. Assim, tanto o etileno como o ciclohexano, poderiam apresentar a fórmula CH2. Foi a partir dessa observação que nasceu a diferença entre a fórmula mínima (CH2) e a fórmula molecular: C2H4 (etileno) e C6H12 (ciclohexano).

Mas qual seria a geometria das moléculas, ou seja, como poderiam ser construídas as fórmulas estruturais espaciais?
            Entre 1858 e 1861, praticamente na mesma época dos trabalhos de Cannizzaro, vários cientistas elaboravam outras teorias sobre estruturas moleculares. Foi assim que o químico inglês Archibald Couper [1831-1892] sugeriu que cada valência do átomo fosse indicada por um traço, dando origem à fórmula estrutural plana, também conhecida no meio científico como fórmula de Couper. Na mesma época, mas de maneira independente, surgiram trabalhos semelhantes, como o do químico alemão August Kekulé.


            Para explicar a razoável quantidade de compostos orgânicos já conhecidos, alguns com fórmulas moleculares semelhantes, Kekulé propôs hipóteses extraordinárias:

 O carbono teria quatro valências.

 Os átomos de carbono poderiam formar cadeias.

 Os átomos de carbono poderiam unir-se entre si, utilizando uma ou mais valências. [Surgia assim o conceito de ligação simples, dupla e tripla].

# A estrutura tetraédrica do Carbono


Apesar de as propostas de Couper e Kekulé serem de grande importância, eram apenas fórmulas planas, em duas dimensões. Colocou-se, então, a seguinte questão: essas fórmulas corresponderiam às geometrias reais das moléculas? Ou seja, de que maneira os átomos estariam efetivamente dispostos no espaço?

As primeiras respostas surgiram 15 anos depois, com os trabalhos independentes do químico holandês Jacobus H. Van’t Hoff [1852-1911] e do químico francês Joseph Achille Le Bel [18471930].


            Em 1874, esses jovens cientistas propuseram um conjunto de hipóteses, de elevada criatividade e profunda importância para o futuro da Química Orgânica.

Veja:

As quatro valências do carbono estariam dirigidas para os vértices de um tetraedro.
As quatro valências seriam espacialmente equivalentes.
As ligações simples, dupla e tripla seriam correspondentes a diferentes formas de união entre dois tetraedros.



CURIOSIDADE

Um grupo de cientistas confirmou a existência de uma molécula de carbono exótica que pode formar seis ligações – o que significa que a Teoria da tetravalência do Carbono está ultrapassada.

Em 1973, investigadores alemães propuseram que poderia ser teoricamente possível criar uma molécula de carbono com seis ligações, usando hexametilbenzeno. O anel hexagonal plano consiste em seis átomos de carbono (cinzentos), que se ligam a seis “braços” de carbono extra e aos átomos de hidrogênio (brancos).

Os átomos de carbono formam uma ligação com três outros átomos de carbono, ou uma ligação com um carbono, e três átomos de hidrogênio.

Numa ligação típica, são compartilhados dois elétrons – um de cada átomo. Os elétrons restantes que não são compartilhados permanecem no meio do anel para reforçar as ligações existentes.

No passado, os cientistas alemães questionaram o que aconteceria se a molécula de hexametilbenzeno perdesse dois elétrons.

Os especialistas propuseram que isso forçaria a molécula a formar uma versão muito menos estável, positivamente carregada, de si mesma, que basicamente colapsaria numa espécie de pirâmide.

Como o composto só é estável quando criado em ácido extremamente potente, ninguém tinha verificado a forma da molécula, até agora.

Uma equipe de cientistas liderada pelo químico Moritz Malischewski, da Universidade Livre de Berlim, na Alemanha, decidiu tentar sintetizar uma molécula de hexametilbenzeno para confirmar a sua estrutura.

Assim que o composto cristalizou, a equipa usou raios-X para criar um modelo 3D, e descobriu que dois elétrons tinham sido empurrados para fora da estrutura, o que mudou dramaticamente o seu interior.

Um átomo de carbono saltou do anel e adquiriu uma nova posição no topo, transformando a forma hexagonal numa pirâmide de carbono de cinco lados. Como resultado, o carbono em cima da pirâmide estava ligado a seis outros átomos de carbono – cinco no anel abaixo, e um acima.

No entanto, o estudo publicado na revista Angewandte Chemie revela que estas seis ligações de carbono não são tão fortes ou estáveis como as quatro ligações da maioria dos compostos.

A confirmação de uma teoria com 40 anos significa que os especialistas têm, agora, a certeza de que a ligação de carbono é muito mais complexa do que pensávamos – e que há a possibilidade de existirem estruturas moleculares ainda mais estranhas.

 
Pirâmide de Carbono de cinco lados
REFERÊNCIAS: