transformações no aquecimento de materiais v5 2013
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TRANSFORMAÇÕES NO AQUECIMENTO DE
MATERIAIS
Prof. Luciane2013
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Atividades já realizadas envolvendo aquecimento de materiais:
produção do sabonete
teste de chama
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Transformações x propriedades x constituição
O que ocorre com os materiais ao serem aquecidos?
Depende da constituição e propriedades dos materiais?
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O que ocorreu no aquecimento• Não ocorreu transformação?
• Houve mudança de fase?– Fusão? – Evaporação? Ebulição?– Sublimação?
• Houve reação química?– Decomposição?– Combustão?
• Houve perda de água de– um material higroscópico (que absorve a umidade do ar)?– cristalização (hidratação)? Por exemplo:
Na2SO4.10H2O (s) Na2SO4 (s) + 10H2O (v)
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Modelos de ligação químicaModelos de ligação química
Modelo de Ligação química
Propriedades das substâncias
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Modelos de ligação químicaModelos de ligação química
Modelo de Ligação química
Propriedades das substâncias
Ligação metálica
Ligação iônica Ligação covalente
Substânciametálica
Substânciaiônica
Substânciamolecular
Substânciacovalente
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Transformações x propriedades x constituição
BAIXA TEMPERATURA
DE FUSÃO E EBULIÇÃO
INTERAÇÕES FRACAS
ENTRE AS PARTÍCULAS QUE CONSTITUEM O MATERIAL
SUBSTÂNCIAS MOLECULARES
EXEMPLOS: IODO, SACAROSE E PARAFINA
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Discussão e Conclusão
Pag. 260 da apostila
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a. Aparecimento de água no tubo contendo Cloreto de Sódio (NaC)
Obs.: na verdade, não observamos o aparecimento de água. Foram ouvidos apenas estalos. Os estalos podem ocorrer em função da evaporação rápida da água, gerando a separação dos cristais que já estavam fragmentados.
O cloreto de sódio é uma substância HIGROSCÓPICA, ou seja, absorve facilmente a umidade do ar.
Quando o cloreto de sódio é aquecido, a água que tinha sido absorvida é evaporada. O vapor de água atinge uma superfície mais fria do tubo e condensa, aparecendo gotículas de água nas paredes no tubo.
Ah! Vale lembrar que o saleiro entope facilmente em dias muito úmidos, pois a umidade entre os grãos favorece a sua aglomeração.
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Estrutura e propriedades da sacarose
Densidade 1,57 g/cm3 (30 °C)1
Ponto de fusão160–192 °C (decompõe-se)1
Solubilidade em água 1970 g·l-1 a 20.0 °C 1
Riscos associados
Principais riscosassociados
Combustível
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O aquecimento da sacarose, a temperaturas elevadas (>140°C), desencadeia um grupo complexo de reações químicas originando produtos fortemente coloridos. A
termólise (pirólise) causa a desidratação (perda de água) das moléculas de açúcar com a introdução de dupla ligação e formação de anéis anidros. Ligações duplas conjugadas
absorvem luz e produzem cor. Os anéis insaturados condensam-se formando polímeros de coloração escura,
denominados caramelos (FENNEMA,1996).O caramelo é uma mistura complexa de anidridos, com
composição diferenciada dependente de tempo, temperatura e valor de pH no qual a reação ocorre. De acordo com
Bourzutschky (2005a), aumentando-se os valores do pH, a formação da cor é mais acentuada do que com o aumento da temperatura. A formação da cor é dez vezes maior em pH 8,0
quando comparado ao pH 5,9. Além da formação dos anidridos um grande número de produtos voláteis é obtido incluindo monóxido e dióxido de carbono, ácido fórmico,
aldeídos, cetonas, acroleína e furfural (HONIG,1953).
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b. Aparecimento de água no tubo contendo Sacarose (C12H22O11)
A água surge devido à reação química que ocorre com a sacarose no seu aquecimento. A sacarose possui a fórmula C12H22O11, ou seja, possui em sua composição o elemento hidrogênio (ver a figura). Quando a sacarose é aquecida, as ligações químicas são rompidas e formadas novas ligações. Neste caso, os átomos de hidrogênio se combinam com os de oxigênio para formar a água, além de outros compostos (por exemplo, CO2, CO e carvão).
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Estrutura do carvão
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Propriedades do sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O)
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SULFATO DE COBRE HIDRATADO OU ANIDRO NÃO SÃO SUBSTÂNCIAS MOLECULARES
CuSO4
Composto anidro
CuSO4.5H2OComposto hidratado
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CuSO4
≠Cu
SULFATO DE COBRE e COBRE são SUBSTÂNCIAS DIFERENTES
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SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO
O sulfato de cobre pentahidratado decompõe-se antes de fundir, perdendo quatro águas de hidratação à 110°C a 200°C, graças ao rompimento das interações de entre íons e água. À 650°C o sulfato de cobre(II) decompõe-se em óxido de cobre (II) (CuO) e trióxido de enxofre (SO3). A coloração azul do sulfato de cobre pentahidratado se deve às suas águas de hidratação. Quando em contato com chama, seus cristais se desidratam e tornam-se brancos acinzentados. O sulfato de cobre na sua forma anidra apresenta-se fortemente higroscópico.
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Balancear as equações
CuSO4.5H2O (s) → CuSO4.3 H2O (s) + ___ H2O (v) (40 – 80ºC)
CuSO4.3H2O (s) → CuSO4.H2O (s) + ____ H2O (v) (80 - 140ºC)
CuSO4.H2O (s) → ___CuSO4 (s) + _____H2O (v) (140 - 400ºC)
2 CuSO4 (s) → ____CuSO4.CuO (s) +____ SO3 (g) (400 - 695ºC)
CuSO4.CuO (s) → ____CuO (s) + ____ SO3 (g) (695 - 780ºC)
____ CuO (s) → Cu2O (s) + ½ O2 (g) (780 - 900ºC)
2
2
1 1
1 1
2 1
2
BRANCO
AZUL
MARROM
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Estrutura Cristalina do CuSO4.5H2O
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Estrutura Cristalina do CuSO4.5H2O
Cu
O
S
H2O
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c. Mudança de cor do sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O)
O sulfato de cobre pentaidratado possui água de cristalização, ou seja, entre os íons cobre e de sulfato, há também moléculas de água ocupando posições no retículo cristalino.Quando o sulfato de cobre é aquecido, há perda da água de cristalização, tornando-se sulfato de cobre anidro, cuja coloração é branca.
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d. Brilho
Nem toda amostra que tem brilho é metálica. O brilho está relacionado com a reflexão da luz. Materiais cristalinos irão refletir a luz, quando o plano do cristal for regular.Por exemplo, o cristal de cloreto de sódio apresenta brilho e não é uma substância metálica.
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e. Amostras com substâncias moleculares
As amostras de parafina, iodo e sacarose são formadas por substâncias moleculares, já que a parafina fundiu, o iodo sublimou e a sacarose fundiu e decompôs quando foram realizados os testes de aquecimento.
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f. Modelo para a sublimação do iodo
Inicialmente, foi representado um retículo cristalino molecular para o iodo.Depois da sublimação, foi rompido o retículo cristalino molecular, ocorrendo a separação das moléculas. Observe que a ligação entre os átomos não é rompida.
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g. Por quê?
Algumas amostras fundem ao passo que outras não porque as interações entre as partículas são diferentes.Quanto mais fraca a interação entre as partículas, menor a temperatura de fusão. As substâncias moleculares apresentam baixa temperatura de fusão.Além disso, algumas amostras não fundem porque, ao serem aquecidas, ocorrem reações química.