Ciências/9º ano/ Parte - 1

9º ANO – Parte 1

Revisão

MACROSCÓPICO, SUBMICROSCÓPICO E REPRESENTACIONAL

Na Química pode-se estudar a matéria sob o ponto de vista macroscópico, ao observar um copo de água por exemplo, podemos observar que seu conteúdo está no estado líquido, não tem cor nem cheiro. Quando estudamos a composição da água, acessamos o nível submicroscópico, o nível molecular, podemos então compreender os tipos de moléculas e como se organizam, podemos saber também os átomos que compões a molécula de água. Na linguagem química, em nível global os símbolos, letras, números e cores são os mesmos e compõe o nível representacional ou simbólico, fórmula da água H₂O.

         

Quando nos referimos à água, a ideia que nos vem de imediato à mente é a de um líquido fresco e incolor. Quando nos referimos ao ferro, imaginamos um sólido duro. Já o ar nos remete à ideia de matéria no estado gasoso.

Toda matéria que existe na natureza se apresenta em uma dessas formas - sólida, líquida ou gasosa. É o que chamamos de estados físicos da matéria.

              

No estado sólido, as moléculas de água estão bem "presas" umas às outras e se movem muito pouco: elas ficam "balançando", vibrando, mas sem se afastarem muito umas das outras. Não é fácil variar a forma e o volume de um objeto sólido, como a madeira de uma porta ou o plástico de que é feito uma caneta, por exemplo.

O estado líquido é intermediário entre o sólido e o gasoso. Nele, as moléculas estão mais soltas e se movimentam mais que no estado sólido. Os corpos no estado líquido, não mantém uma forma definida, mas adotam a forma do recipiente que os contém pois as moléculas deslizam umas sobre as outras. Na superfície plana e horizontal, a matéria, quando em estado líquido, também se mantém na forma plana e horizontal.

                                  

No estado gasoso a matéria está muito expandida e, muitas vezes, não podemos percebê-la visualmente. Os corpos no estado gasoso não possuem volume nem forma próprios e também adotam a forma do recipiente que os contém. No estado gasoso, as moléculas se movem mais livremente que no estado líquido, estão muito mais distantes umas das outras que no estado sólido ou líquido, e se movimentam em todas as direções. Frequentemente há colisões entre elas, que se chocam também com a parede do recipiente em que estão. É como se fossem abelhas presas em uma caixa, e voando em todas as direções.

Em resumo: no estado sólido as moléculas de água vibram em posições fixas. No estado líquido, as moléculas vibram mais do que no estado sólido, mas dependente da temperatura do líquido (quanto mais quente, maior a vibração, até se desprenderem, passando para o estado gasoso, em um fenômeno conhecido como ebulição). Consequentemente, no estado gasoso (vapor) as moléculas vibram fortemente e de forma desordenada.

Fonte: https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Agua/Agua1.php - consulta em 23/03/20

INFLUÊNCIA DA PRESSÃO NA MUDANÇA DE FASE

É possível observar a influência da pressão na mudança de fase. O aumentando da pressão sobre substâncias que tem seu volume expandido quando aquecidas corresponde a um aumento em suas temperaturas de fusão e ebulição.

Experimentalmente, observa-se que a mudança de pressão exercida sobre uma substância implica na mudança de temperatura de fusão e ebulição.

Nesses estudos é possível observar:

1. Influência da Pressão na Fusão

A maioria das substâncias, ao receber calor durante o processo de fusão (passagem da fase sólida para líquida), tem seu volume aumentado. Isso ocorre porque ao receber calor, aumenta-se o grau de agitação térmica das partículas que compõem o corpo, expandindo assim seu volume. Porém, algumas substâncias apresentam comportamento contrário durante o processo de fusão, ao receberem calor para passar da fase sólida para a líquida tem seu volume diminuído. Como substâncias que apresentam esse comportamento inverso pode-se destacar a água, o bismuto de ferro e o antimônio.

Verifica-se que ao sofrerem um aumento de pressão, as substâncias que têm seu volume aumentado na fusão também têm sua temperatura de fusão aumentada; e as que têm o volume reduzido, têm a temperatura de fusão diminuída.

Outra característica desse comportamento inverso da água é o aumento de volume na solidificação (passagem da fase líquida para a sólida), o que explica o fato de uma garrafa fechada e cheia da água romper quando colocada no congelador.

2. Influência da Pressão na Ebulição

                  

Na ebulição (passagem da fase líquida para gasosa), ao receber calor, o líquido tem seu volume aumentado. Como para uma determinada pressão cada substância tem a sua temperatura de ebulição (a água entra em ebulição sob pressão de 1 atm a uma temperatura de 100º C), ao aumentarmos a pressão sobre um líquido provocaremos um aumento em sua temperatura de ebulição, assim se torna mais difícil de a substância passar do estado líquido para o gasoso.

Isso é usado nas panelas de pressão, nela os vapores formados em virtude do aquecimento da água não conseguem escapar de seu interior e assim pressionam a superfície da água. Como vimos acima, um aumento da pressão, acarreta em um aumento na temperatura de ebulição e dessa maneira a água suporta temperaturas superiores a 100 ºC, fazendo com que os alimentos sejam cozidos de maneira mais rápida do que em uma panela comum.  

A pressão atmosférica varia de acordo com a localidade. Ao nível do mar, onde a pressão é 1 atm, a temperatura de fusão da água é de 0 ºC e a de ebulição a 100ºC.

Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-influencia-pressao-na-mudanca-fase.htm - consulta em 23/03/20

SOLUTOS E TEMPERATURA DE FUSÃO DE SOLUÇÕES AQUOSAS

Soluções – mistura de duas ou mais substâncias – Homogênea.

Soluto – parte que é dissolvida – presente em quantidade menor na solução.

Solvente – que dissolve o soluto – presente em maior quantidade na solução.

A quantidade de soluto define a concentração da solução.

Solvente universal – ÁGUA – Capaz de dissolver diversas substâncias. É importante para a vida, está presente em diversas reações químicas que ocorrem em meio líquido nos seres vivos.

POR QUE SE COLOCA SAL NO GELO PARA ESFRIAR MAIS RÁPIDO A CERVEJA EM LATA?

Ao adicionar sal ao gelo, seu ponto de solidificação diminui porque ocorre uma forte interação entre as moléculas destas duas substâncias, dificultado a organização dos cristais de gelo. Na Química este processo é fonte de estudo da Criometria.

Normalmente, quando se faz um churrasco, algumas pessoas gostam de ter como acompanhamento uma cerveja bem gelada. Para acelerar seu resfriamento é colocado sal no gelo ao redor da bebida. Isto faz com que o gelo derreta e a salmoura fique a uma temperatura inferior a que estava quando havia apenas o gelo.

Para entender exatamente por que isso acontece, vamos analisar o que faz uma substância passar do estado líquido para o sólido. Para que isso ocorra, as moléculas precisam perder energia cinética; e existem alguns fatores que influenciam nesta liberação. Entre estes está o tipo de forças intermoleculares de cada substância. Quanto menores ou mais fracas forem as forças de atração das moléculas, menor será o ponto de congelamento.

Assim, o ponto de solidificação (temperatura de congelamento) da água é 0°C no nível do mar, no entanto, ao se adicionar algum composto não volátil (como o sal), as moléculas deste atraem fortemente as moléculas de água, dificultando a organização dos cristais de gelo e, consequentemente, diminuindo seu ponto de congelamento. Para questão de comparação, numa solução com 10% de sal, o ponto de congelamento cairá para -6°C e com 20%, para -16°C.

Desse modo, experimentalmente fica comprovado que a adição de um soluto não volátil a um solvente dá origem a uma solução que tem o ponto de solidificação menor que o solvente puro. Este é o objeto de estudo da Crioscopia ou Criometria.

Este mesmo princípio é usado em regiões onde neva muito. Para derreter o gelo das estradas, o departamento responsável espalha sal nas ruas. Também para evitar que a água do radiador dos automóveis congele são colocados aditivos que funcionam como anticongelante. O mais comum é o etilenoglicol (C₆H₆O₂).

É por isso também que a água dos oceanos, que contém diversos solutos não voláteis como o sal (Cloreto de Sódio), permanece líquida, apesar de a temperatura nestas regiões ser inferior a 0°C.

Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/por-que-se-coloca-sal-no-gelo-para-esfriar-mais-rapido-.htm - consulta em 23/03/20

PLASMA – OUTRO ESTADO DA MATÉRIA

O plasma é o quarto estado da matéria, sendo um conjunto quente e denso de átomos livres, elétrons e íons, com distribuição quase neutra e comportamento coletivo.

Em nosso cotidiano é muito comum vermos substâncias nos chamados três estados (de agregação ou físicos) da matéria, que são: sólido, líquido e gasoso. Porém, existe um quarto estado físico da matéria, que não é tão comum aqui na Terra, mas que por incrível que pareça, acredita-se que 99% de tudo que existe no universo esteja nesse quarto estado, chamado de plasma.

Para se formar o plasma, é necessário que a matéria no estado gasoso seja aquecida a temperaturas elevadíssimas, como ocorre, por exemplo, no núcleo das estrelas, como o do nosso Sol, em que existem certas regiões de sua superfície que estão em aproximadamente 84.000ºC.

                                   

O plasma está a uma temperatura de aproximadamente 84 mil ºC em determinadas regiões da superfície do sol

Essa alta temperatura faz com que as moléculas do gás se rompam, formando átomos livres, que, por sua vez, perdem e ganham elétrons, gerando íons. Assim, podemos dizer que o plasma é formado por um conjunto quente e denso de átomos livres, elétrons e íons, em uma distribuição quase neutra (números de partículas positivas e negativas é praticamente igual), que possuem comportamento coletivo.

Alguns poderiam dizer que o plasma, na verdade, não é um quarto estado da matéria, mas, visto ser um gás ionizado, está no estado gasoso. É bem verdade que assim como os gases, o plasma não tem forma e volume definidos, assumindo a forma e o volume do recipiente que o contém. Entretanto, o plasma possui outras propriedades que realmente o distinguem dos demais estados de agregação.

Por exemplo, visto que possui partículas carregadas, o plasma é um condutor elétrico, respondendo fortemente a campos eletromagnéticos e formando estruturas, tais como filamentos, raios e camadas duplas; sendo que isso não ocorre com os gases.

É interessante, também, que o plasma não só reage, mas também gera campos magnéticos. Isso ocorre porque se forma uma corrente elétrica em seu interior, graças aos seus elétrons livres, e, pela Lei de Ampère, forma-se um campo eletromagnético. Os elétrons também se movimentam de forma circular de acordo com o campo magnético do plasma, e com a temperatura bastante elevada, esse movimento pode causar a emissão de ondas eletromagnéticas. Um exemplo que podemos observar desses campos magnéticos extremamente intensos é a formação das colunas de convecção de calor do Sol, que dão origem a manchas solares, ventos solares etc.

Aqui na Terra, o plasma só ocorre em situações especiais. A primeira ocasião em que ele foi descrito foi na criação da Ampola de Crookes, desenvolvida pelo físico inglês Willian Crookes (1832-1919) na década de 1850, também chamada de tubo de raios catódicos. Trata-se de um tubo de vidro, preenchido por gases à baixa pressão, e que possui eletrodos, isto é, um polo negativo (cátodo) e um positivo (ânodo), ligados a um gerador.

Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/plasmaoutro-estado-materia.htm - consulta em 23/03/20

Questão   -  1  - O ponto de fusão do ferro é igual a 1530 ºC e o ponto de ebulição é de 2 450ºC. Baseado nisso, qual será o estado físico do ferro nas seguintes temperaturas:

a. 25 ºC:_______________________________________________

b. 130 ºC:______________________________________________

 c. 1 459 ºC:_____________________________________________

d. 2 235 ºC:_____________________________________________

 e. 3 002 ºC:_____________________________________________

Questão   -  2  - Para combater traças e baratas, era comum colocar algumas bolinhas de naftalina no guarda-roupa. Com o passar do tempo, essas bolinhas diminuíam de tamanho. Esse fenômeno é uma mudança de estado físico chamada

de:__________________________________________________

Questão   -  3  - O que diferencia um fenômeno físico de um fenômeno químico?

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Questão   -  4  - Analise as seguintes situações:

I – Uma pedra de naftalina deixada no armário;

 II – Uma vasilha de água deixada no freezer; 

III- Uma vasilha de água deixada no fogo; 

IV – O derretimento de um pedaço de chumbo quando aquecido; A alternativa correta que identifica os fenômenos é:

a) I. Sublimação; II. Solidificação; III. Evaporação; IV. Fusão.

 b) I. Sublimação; II. Sublimação; III. Evaporação; IV. Solidificação. 

c) I. Fusão; II. Sublimação; III. Evaporação; IV. Solidificação.

d) I. Evaporação; II. Solidificação; III. Fusão; IV. Sublimação. 

e) I. Evaporação; II. Sublimação; III. Fusão; IV. Solidificação.

Questão   -  5  - Assinale falso (F) ou verdadeiro (V) em cada afirmativa.

(    ) A água pode evaporar a uma temperatura menor do que 100°C.

(   ) A sensação de frio ocasionada pela evaporação da água sobre a pele deve-se à absorção de energia da pele pelo líquido. (    ) A velocidade de evaporação da água não depende da pressão externa. 

Questão   -  6  - Em lugares que nevam, joga-se sal na neve para facilitar o deslocamento de pessoas e automóveis. Por qual o motivo esse procedimento é realizado?

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Questão   -  7  - O ciclo da água é fundamental para a preservação da vida no planeta. As condições climáticas da Terra permitem que a água sofra mudanças de fase e a compreensão dessas transformações é fundamental para se entender o ciclo hidrológico. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das moléculas do líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera. 

A transformação mencionada no texto é a _____________________________________________

Questão   -  8 -  Mário estava com muita sede e encheu um copo com água bem gelada. Antes de beber observou que o copo ficou todo “suado” por fora, ou seja, cheio de pequenas gotículas de água na superfície externa do copo.

 É CORRETO afirmar que tal fenômeno é explicado:

 a) pela sublimação da água existente no copo. 

b) pela porosidade do copo que permitiu que parte da água gelada passasse para o lado de fora do copo. 

c) pela vaporização da água do copo para fora do copo. 

d) pelas correntes de convecção formada em função do aquecimento da água gelada pelo meio ambiente.

 e) pela condensação dos vapores de água da atmosfera em contato com o copo gelado. 

Questão   -  9  - Pesquisa - Auroras Austral e Boreal.