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  1. 1. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos parapropriedades e transformações dos materiais Aprenda Fazendo1) REPRESENTE e EXPLIQUE os modelos em nível microscópico (modelo cinético- molecular) para os sistemas A, B e C. Considere a fórmula das substâncias e os movimentos de cada estado físico. A) Gás oxigênio – O2 Legenda: = átomo do elemento químico oxigênio = movimento translacional, rotacional e vibracional Explicação: O oxigênio dentro do cilindro está na fase gasosa. Nesta fase, as partículas estão afastadas, desorganizadas e se movimentam muito, em todas as direções. Como a interação entre as partículas é muito pequena, as partículas se espalham por todo o recipiente. A molécula do gás oxigênio está representada por dois átomos de oxigênio ligados, já que a sua fórmula química é O2. B) Iodo - I2 “ “ ” “ ” ” Legenda: “ “ ” ” = átomo do elemento químico “ “ iodo ” ” “” = movimento “ vibracional ” Explicação: O iodo é um sólido cristalino. Na fase sólida, as moléculas de iodo estão organizadas, próximas uma das outras e apenas vibram. A interação entre as partículas é maior que na fase gasosa, mantendo as partículas próximas uma das outras. A molécula do iodo está representada por dois átomos de iodo ligados, já que a sua fórmula química é I2. 95
  2. 2. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos para propriedades e transformações dos materiais C) SISTEMA B (Nitrogênio líquido) Legenda: = átomo do elemento químico nitrogênio = movimento translacional, rotacional e vibracional Explicação: Na fase líquida, as partículas estão desorganizadas, próximas uma das outras e possuem os três tipos de movimento. A interação entre as partículas é maior que no gás e menor que no sólido, por isso, as partículas ficam dispostas de acordo com o recipiente que contém o líquido. A molécula do nitrogênio está representada por dois átomos de nitrogênio ligados, já que a sua fórmula química é N2. 3) Leia o texto: GLP significa Gás Liquefeito de Petróleo. Mas ele é conhecido por milhões de brasileiros por outro nome: o famoso gás de cozinha. O GLP é a mistura de duas substâncias existentes no petróleo: o propano e o butano. Nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) ele se apresenta em estado gasoso. E torna-se líquido quando submetido a pressões relativamente baixas ou quando resfriado. O GLP dentro do recipiente encontra-se no estado líquido e no de vapor. Do volume total do recipiente, 85% - no máximo - é de GLP em fase líquida, e 15% - no mínimo - em fase de vapor. Isso constitui um espaço de segurança que evita uma pressão elevada dentro do recipiente. Os gases Propano e Butano são inodoros, porém é acrescentada substância orgânica (mercaptantes) para que produza odor para fácil percepção em caso de vazamento. Fonte: texto adaptado de http://www.supergasbras.com.br/g_cara.asp. Acesso 28/02/2008.96
  3. 3. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos para propriedades e transformações dos materiais Considere um botijão de GLP fechado a. Represente, em nível microscópico, o sistema. b. Faça uma legenda apropriada. c. Explique o modelo. Legenda: Partícula de butano Partícula de propano Partícula de mercaptante movimento vibracional, rotacional e translacional Explicação: O GLP é uma mistura, portanto, é constituído por mais de um tipode partícula. Uma parte do propano, butano e mercaptante está nafase líquida e, a outra, na fase gasosa. Na fase líquida e na fasegasosa, as partículas estão desorganizadas e se movimentando. Adiferença entre as fases está na interação e distância entre aspartículas. Anotações 97
  4. 4. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos para propriedades e transformações dos materiais Aprenda Fazendo 1. Considere os seguintes sistemas, onde os átomos foram representados por círculos: Sistema 1 Sistema 2 Sistema 3 Sistema 4 a. Analise os sistemas e preencha o quadro 1: Quadro 2. Quantidade de partículas e substâncias presentes nos sistemas. número das Sistema espécies 1 2 3 4 átomos 9 4 6 18 elementos químicos 1 1 2 2 moléculas 4 0 3 6 substâncias simples 2 1 1 0 substâncias compostas 0 0 1 1 b. Qual dos sistemas representa uma mistura? JUSTIFIQUE sua resposta. O sistema 1 e 3 representam mistura pois apresentam mais de uma substância no sistema 2. O vinagre é constituído, principalmente, por água (H2O) e ácido acético (C2H4O2). É CORRETO afirmar que A) o ácido acético é uma substância composta. B) o ácido acético é formado por oito elementos químicos. C) o vinagre é uma substância composta. D) o vinagre é formado por dois elementos químicos.98
  5. 5. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos para propriedades e transformações dos materiais 3. Considere a tabela periódica: 1 2 1ª 8A 1 21o H 2 13 14 15 16 17 He 1,0 2ª 3A 4A 5A 6A 7A 4,0 3 4 No atômico 5 6 7 8 9 102o Li Be Símbolo B C N O F Ne 6,9 9,0 Massa atômica 10,8 12,0 14,0 16,0 19,0 20,2 11 12 13 14 15 16 17 183o Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al l Si P S Cl l Ar 23,0 24,3 3B 4B 5B 6B 7B 8B 1B 2B 27,0 28,1 31,0 32,1 35,5 39,9 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 364o K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39,1 40,1 45,0 47,9 50,9 52,0 54,9 55,8 58,9 58,7 63,5 65,4 69,7 72,6 74,9 79,0 79,9 83,8 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 545o Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85,5 87,6 88,9 91,2 92,9 95,9 [97] 101,1 102,9 106,4 107,9 112,4 114,8 118,7 121,8 127,6 126,9 131,3 55 56 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 866o Cs Ba 57-71 Hf Ta W Re Os Ir PT Au Hg Tl l Pb Bi Po At Rn 132,9 137,3 178,5 180,9 183,8 186,2 190,2 192,2 195,1 197,0 200,6 204,4 207,2 209,0 [209] [210] [222] 87 88 104 105 106 107 108 109 110 1117o Fr Ra 89-103 Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg [223] [226] [261] [262] [266] [264] [277] [268] [271] [272] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 138,9 140,1 140,9 144,2 [145] 150,4 152,0 157,3 158,9 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0 175,0 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr [227] 232,0 [231] 238,0 [237] [242] [243] [247] [247] [251] [252] [257] [258] [259] [260] Adaptada da tabela Periódica da IUPAC / versão de 22 de Junho de 2007 Acesso: http://old.iupac.org/reports/periodic_table [acessado em 28 de fevereiro de 2010] Apesar de alguns elementos de número atômico maior que 111 já terem sido sintetizados, os mesmos não foram adicionados ainda à tabela, pois aguardam reconhecimento da IUPAC a. ESCREVA o símbolo dos elementos: Ferro _Fe__________ Potássio___ K _______Cálcio ____Ca_____________ b. ESCREVA o nome dos elementos que possuem os símbolos: Mg __ Magnésio ___ Mn _ Manganês_ Hg _ Mercúrio_____ 4. O que significam Co, CO e CoO? Co é o símbolo do elemento químico cobalto e também é a fórmula química da substância metálica cobalto CO é a fórmula química para a substância monóxido de carbono CoO é a fórmula química para a substância monóxido de cobalto 99
  6. 6. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos para propriedades e transformações dos materiais 5. Um termômetro é um instrumento que mede quantitativamente a temperatura de um sistema. O mercúrio e etanol (álcool) podem ser utilizados na construção de termômetros. REPRESENTE um modelo de partículas de etanol (C2H6O) quando a coluna de etanol atinge o nível 1 e 2 indicado na figura. Atenção: A molécula do etanol é representada na figura ao lado. Elabore uma legenda atômica com os símbolos dos elementos químicos; Faça o modelo dentro dos círculos da figura; Legenda atômica: Utilize em seu desenho 3 moléculas; = átomo de carbono (C) = átomo de hidrogênio (H) = átomo de oxigênio (O)100
  7. 7. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos parapropriedades e transformações dos materiais6. Analise os sistemas que representam a constituição de materiais. Nos modelos, elementos diversos foram representados por círculos com preenchimentos diferentes. I II III IV V Considerando-se os sistemas I, II, III, IV e V é CORRETO afirmar que os sistemas A) II, IV e V são misturas de substâncias moleculares. B) I e IV possuem o mesmo número de substâncias. C) V é constituído de 6 substâncias moleculares. D) III é constituído por 4 substâncias compostas.LEIA O TEXTO PARA RESPONDER ÀS QUESTÕES 7 E 8: A grande maioria de águas gaseificadas encontradas no mercado é criada artificialmente. Assim como são feitos os refrigerantes, retira-se oxigênio presente no líquido e acrescenta-se em seu lugar gás carbônico. A gaseificação artificial é feita da seguinte forma: • A água mineral retirada da fonte é armazenada em um reservatório. • O líquido é bombeado até o chamado desairador, onde o oxigênio dissolvido na água é retirado para dar lugar ao gás carbônico. • No resfriador, a água tem sua temperatura abaixada para 5oC, para facilitar a absorção do gás carbônico • No carbonatador, a água recebe o gás carbônico. O carbonatador é um tanque pressurizado, alimentado por CO2, para onde a água resfriada é borrifada. A pressão e a temperatura permitem que o CO2 ocupe o espaço que antes era do oxigênio. Fonte: http://super.abril.com.br/superarquivo/2002/conteudo_120843.shtml Acesso em 03 mai 2011. 101
  8. 8. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos para propriedades e transformações dos materiais 7. Analise o quadro com as propriedades de algumas substâncias Quadro 1 – Propriedades de algumas substâncias. Densidade a Solubilidade em Temperatura de Temperatura de substância 20ºC água a 25ºC e 1 atm fusão a 1 atm/oC ebulição a 1 atm /oC Dióxido de carbono 1,997g/dm3 1,45g/L -78 -57 3 Oxigênio 1,429g/dm 8,11mg/L -218 -183 3 Água 0,998g/cm ------ 0 100 Considerando-se as informações do quadro e do texto, além de outros conhecimentos, é CORRETO afirmar que A) A densidade da água a -10ºC é maior que 0,998g/cm3. B) O gás oxigênio é mais solúvel que o dióxido de carbono, na água a 25ºC. C) A solubilidade do gás carbônico diminui na água quente. D) Os espaços vazios entre as moléculas, na água mineral gasosa, são inexistentes. 8. Num copo de vidro foram adicionados 200 mL de água mineral gaseificada artificialmente e 4 cubos de gelo (feitos somente com água). A figura 1 ilustra o aspecto macroscópico do sistema. a) Imagine que fosse possível, através de um “zoom”, visualizar as moléculas que constitui o sistema, nas condições em que ele se encontra e na região circulada na figura. REPRESENTE no espaço ao lado, um modelo em termos microscópico Atenção: o seu modelo deve • Ter, no total, entre 6 a 10 moléculas desenhadas • Considerar a disposição das moléculas em cada fase e a sua constituição • Ter uma legenda com o nome do elemento e símbolo. “zoom” Figura 1. Sistema constituído por água mineral gaseificada artificialmente e gelo de água. Legenda em termos atômicos = átomo do elemento oxigênio(O) = átomo do elemento hidrogênio (H) = átomo do elemento carbono (C)102
  9. 9. Unidade 3. Do macro ao micro: modelos parapropriedades e transformações dos materiaisb) Se você tivesse que representar o gelo feito com água, quais as modificações que deveriam ser feitas no modelo, em relação aquele que você desenhou no item anterior? DESCREVA duas diferenças baseadas no conhecimento sobre modelo para os materiais e suas propriedades. 1ª As moléculas de água estariam organizadas em um retículo cristalino 2ª As moléculas de água estariam mais afastadasc) Ao adicionar açúcar no copo ilustrado na figura 1, nota-se que o número de bolhas aumenta. EXPLIQUE este fato, mencionando se houve ou não uma reação química, quando o açúcar é adicionado no copo. Não há reação química quando é adicionado mais açúcar no copo, pois não foi formada uma substância diferente do que já existia no sistema. Aumenta o número de bolhas porque o açúcar favorece a acumulação do gás entorno do seu grão, seguida pela sua liberação (ou seja, o gás deixa de ficar dissolvido no sistema) Anotações 103

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