AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 34

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1 AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 34 9º NO DO ENSINO FUNDAMENTAL - 1º ANO DO ENSINO MÉDIO OBJETIVO Diversos experimentos, usando principalmente água e materiais de fácil obtenção, são possíveis e importantes para vivenciar as principais propriedades físicas e químicas da água, bem como de sua interação com outras substâncias. É desnecessário falar da importância de se conhecer as propriedades da água, principalmente em tempos que anunciam a escassez desse recurso. Além disso, o estudo da água permite introduzir a compreensão das propriedades de outras substâncias, ampliando os horizontes do entendimento científico de diversos fenômenos do cotidiano, que por sua vez, são inerentes às questões ambientais, industriais, culinárias, medicinais e muitas outras. INTRODUÇÃO Na aula prática anterior, você teve oportunidade de fazer um experimento que poucos conseguem explicar corretamente, produzindo névoa dentro de uma garrafa PET, apenas bombeando ar no seu interior e depois aliviando bruscamente essa pressão. Propusemos, ainda, três versões diferentes para o experimento, para que você pudesse analisar três diferentes condições; e, com diferentes resultados, analisar corretamente as causas do fenômeno. O fenômeno envolve, fundamentalmente, variações de pressão. O que é curioso, estranho e surpreendente, até mesmo do ponto de vista científico, é que o surgimento da névoa acontece quando há alívio da pressão e não o contrário. Para maior estranheza, quando a pressão é novamente aumentada com auxílio da bomba, a névoa desaparece fácil e rapidamente. Isso parece ser contraditório, porque a névoa, a neblina e as nuvens são formadas de gotículas minúsculas em suspensão no ar, portanto, constituídas por água no estado líquido. Acontece que o estado líquido é um estado de maior agregação do que o estado gasoso. Ou seja, o líquido é constituído de partículas mais unidas do que no vapor. Então, seria de se esperar que o aumento da pressão juntasse mais as moléculas, passando-as do estado gasoso para o líquido; e que o alívio de pressão fizesse o contrário, deixando as moléculas de líquido se afastarem, passando a substância líquida para o estado gasoso. Mas, o que acontece é justamente o contrário.

2 Um pouco de desodorante Para resolver essa intrigante questão, precisamos entender mais sobre as diferenças entre calor e temperatura. No cotidiano e de acordo com o senso comum, essas grandezas parecem ser a mesma coisa ; mas, não do ponto de vista científico! Temperatura é uma grandeza física relacionada com a energia cinética média das partículas de um corpo; e calor é a energia que é transmitida de um corpo que está mais quente (maior temperatura) para outro que está menos aquecido (menor temperatura). Jato de substâncias líquidas sendo propelidas ou empurradas de dentro para fora de um frasco aerossol. A substância propelente passa do estado líquido para o estado gasoso, assim que sai para o meio externo. Disponível (acesso: ): Você precisa saber também que: sempre que uma substância muda de estado, de um de maior agregação (partículas mais unidas e menos agitadas) para outro de menor agregação (partículas mais separadas e mais agitadas) alguma energia (calor) passa do meio para a substância. Isso acontece, mesmo quando não estamos aquecendo a substância numa chama! Ou seja, a substância puxa calor espontaneamente de tudo o que está em volta, fazendo decrescer a temperatura do meio próximo, do ar, do recipiente etc. Essa energia é necessária para fazer aumentar sua agitação. De forma contrária, quando uma substância passa de um estado menos agregado para outro mais agregado, as partículas liberam energia (calor) para o ambiente, aquecendo o meio próximo. Isso acontece porque elas precisam perder uma certa quantidade de energia para diminuir sua agitação e poderem ficar mais unidas. Estado sólido Estado líquido Estado gasoso Maior agregação Menor agregação Menor agitação Maior agitação Sentido do aumento de energia Você sabia que um desodorante ou inseticida aerossol contém uma substância propelente? Essa substância é, sob pressão normal ambiente, um gás; mas, dentro do frasco de metal está sob pressão elevada, capaz de mantê-la no estado líquido, assim como acontece no botijão de gás de cozinha ou em um isqueiro. É a sustância propelente que impulsiona as substâncias ativas do desodorante ou do inseticida para fora do recipiente metálico.

3 Acontece que, quando acionamos a válvula do recipiente aerossol, a substância propelente é lançada bruscamente do meio interno (alta pressão) para o meio externo (pressão normal), passando então do estado líquido para o estado gasoso bruscamente. Por isso, nesse momento, o frasco fica frio, resfriando até mesmo a pele de nossa mão; pois as partículas do propelente precisam retirar calor de algum lugar para obter a energia suficiente para aumentar sua agitação e passar para o estado gasoso. Voltando à garrafa PET Em um primeiro momento, quando você bombeou pela primeira vez mais ar para dentro da garrafa PET, o aumento da pressão força algumas moléculas que antes estavam no estado gasoso e passarem para o estado líquido, de forma gradual, sem resfriamento; por isso não aparece a névoa na primeira vez que o ar é bombeado. Ao contrário, há um ligeiro aquecimento geral do sistema devido ao atrito com novas moléculas de ar que estão entrando pelo bombeamento. E, como já dissemos, a passagem do estado gasoso para líquido, libera energia para o ambiente, aquecendo o ligeiramente o sistema. No momento seguinte, em que a rolha é solta da boca da garrafa, há um alívio brusco da pressão. É um processo semelhante a uma mola fortemente comprimida, que de repente é solta. Várias moléculas são, então, lançadas bruscamente do estado líquido para o estado gasoso; e, para realizar essa transformação, elas retiram calor das moléculas vizinhas. Ora, acontece que algumas moléculas, então, ao invés de ganharem energia, cedem energia e condensam, formando a névoa, não só pelo alívio da pressão, mas também pela queda de temperatura do meio. A presença de outras substâncias no ar, podem ajudar no processo de formação das nuvens ou da neblina, no ambiente natural, da mesma forma como acontece com a presença de fumaça ou de vapor de álcool na garrafa PET. Elas funcionam como núcleos de condensação, onde as moléculas de água inicialmente se agregam, formando gotas cada vez maiores. Esse processo, considerado em escala ainda maior, gera, não só as nuvens, mas determina se haverá chuva ou não. Portanto, é um fator de grande importância ambiental. Polaridade e ligações intermoleculares. De qualquer forma, para qualquer mudança do estado gasoso para o estado líquido, há formação de ligações intermoleculares; uma vez que no estado gasoso elas simplesmente não existem ou existem

4 com intensidade insignificante, devido à maior distância entre as partículas. A intensidade das forças intermoleculares depende da polaridade e do tamanho das moléculas envolvidas. EXPERIMENTO Testando a polaridade de alguns líquidos do cotidiano. MATERIAL A) Água de torneira. B) Álcool etílico P.A. ou álcool absoluto. C) Éter comum ou éter dietílico ou éter etílico, CH3CH2OCH2CH3. D) Tetracloreto de carbono, CCl4. E) Óleo de soja. F) Benzeno. G) Gasolina. H) Óleo diesel. I) Outros líquidos que se queira testar, observando se são substâncias puras ou misturas, e se são soluções a base de água ou de outro solvente. J) Buretas de 100mL, tantas quantos forem os líquidos utilizados no experimento. Obs.: Se não for possível, as buretas podem ser lavadas e secas no meio do experimento, para depois serem usadas para outros líquidos. K) Suportes universais com garras duplas para fixar as buretas. L) Béqueres ou erlenmeyers de 250mL ou maiores, para recolher os líquidos. M) Funis de vidro, uma para cada bureta. N) Bexiga de borracha ou balão de festa. O) Canudinho de plástico comum, do tipo usado em lanchonetes. P) Pedaço de lã ou folha de papel. Q) Imã. PROCEDIMENTO Preparação. 1. Monte os suportes com garras e prenda as buretas na posição vertical, com as torneiras fechadas. 2. Coloque um béquer ou erlenmeyer abaixo da torneira de cada bureta. 3. Com o auxílio de um funil, encha as buretas com o líquido, deixando o frasco original ao lado para identificar a substância que está sendo utilizada. Obs.: No caso do manuseio do tetracloreto de carbono, éter e gasolina, tome os devidos cuidados de segurança, por se tratarem de substâncias voláteis, combustíveis e de cheiro forte. Mantenha o ambiente ventilado, sem direcionar o vento sobre o experimento. Mantenha longe e desligadas possíveis fontes de calor.

5 Líquido 1 Água Desvio com balão (S/N) Desvio com canudo (S/N) Desvio com ímã (S/N) PROCEDIMENTO Teste. 4. Encha o balão de festa ou bexiga, e amarre a saída do ar. 5. Esfregue o balão em um tecido de lã, sempre do mesmo sentido, para eletrizá-lo. 6. Abra a torneira da primeira bureta, de forma que a água escorra na forma de um fino filete, como se o líquido estivesse parado, semelhante ao vidro ou ao gelo. Obs.: Não deixe gotejar, mas formar um filete contínuo. 7. Aproxime lentamente o balão eletrizado do filete de líquido e observe se o filete se movimenta e como. Não deixe encostar o balão no líquido. Repita várias esse item. Registre na tabela o comportamento do líquido. 8. Feche a torneira e encha novamente a bureta. 9. Friccione o canudinho de festa em uma folha de papel, para eletriza-lo. 10. Repita o item 6 e 7, usando o canudinho no lugar do balão de borracha. Registre o resultado. 11. Repita o item 6 e 7, usando o ímã. Registre o resultado. 12. Repita todo o procedimento de teste com os outros líquidos. OBSERVAÇÕES E QUESTÕES 1) Quais substâncias apresentaram um expressivo desvio do filete à aproximação do balão e do canudinho? Comente.

6 2) Comente os resultados observados em relação à aproximação do ímã. Você consegue explicar esse comportamento? Pesquise os conceitos de eletricidade estática e de magnetismo. Esses conceitos são sinônimos? 3) Você percebeu diferenças de intensidade nos desvios dos diferentes líquidos testados? Comente. 4) Analise a composição das substâncias testadas, considerando não apenas a fórmula e os elementos presentes, mas também a geometria molecular, a polaridade geral e a presença de grupos muito polares. Líquido 1- Água Fórmula molecular Fórmula estrutural Nome da geometri a molecular Presença de grupos OH, NH ou FH Apolar / polar / muito polar

7 5) Há alguma relação dos dados dessa tabela com os resultados observados no experimento? Comente e explique.