O que é transformação?
A matéria e a energia não podem ser criadas ou destruídas , podem apenas ser transformadas.
Para você notar se houve uma transformação precisará analisar a matéria em dois momentos diferentes, em um estado inicial e em um estado final.
Pode-se afirmar que houve uma transformação na matéria considerada, quando for observada alguma diferença, ao se comparar as características da matéria no estado inicial com as características no estado final.
Vamos observar algumas transformações:
Como você pode constatar, nessas transformações somente a forma e a aparência da prata e da madeira sofreram modificações. A esse tipo de transformação é dado o nome de transformação física.
Definindo - Transformação Física altera apenas a forma e a aparência da matéria, mas não altera suas propriedades.
Observe as transformações:
Nota-se que a água sofreu uma transformação sem alteração das propriedades, apenas ocorreu uma mudança no estado físico da água.
Conclusão: todas as mudanças de estado sofridas pela matéria nesta experiência são transformações físicas.
Você pode realizar as experiências:
TABELA 1 - Observação do Ferro e do Enxofre
| Antes do aquecimento | Cor | Atração pelo imã | Densidade |
| Ferro | Cinza brilhante | sim | 7,86 g/ml |
| Enxofre | Amarelo | não | 2,07 g/ml |
| Após o aquecimento | |||
| Sólido formado | Preto | não | 4,74 g/ml |
Assim, pode-se concluir que o sólido preto (sulfeto ferroso) produzido possui propriedades que o diferenciam do ferro e enxofre, surgiu uma nova espécie de matéria. Tal processo recebe o nome de transformação química.
Definindo - Transformação química altera as espécies de matéria envolvidas.
Na natureza ocorrem várias transformações químicas: apodrecimento de frutos, deteriorização de alimentos, enferrujamento do ferro, fermentação alcoólica, formação de coalhada, respiração dos seres vivos, fotossíntese, oxidação da prata, produção de tecido a partir do algodão, produção de pão (farinha, fermento, água, sal e açúcar, durante a fermentação ocorre liberação de gás carbônico, por isso o pão "cresce"), produção do vidro a partir da areia, extração de corantes, produção do vinho a partir da fermentação da uva, produção de sabão.
Na produção de sabão usa-se óleos ou gorduras (animal ou vegetal), e soda cáustica (NaOH), neste caso teremos os sabões duros; se substituirmos a soda cáustica por hidróxido de potássio (KOH) teremos os sabões moles.
Existem transformações químicas que ocorrem rapidamente e outras lentamente. A velocidade de uma transformação depende de vários fatores, como a temperatura, pressão e superfície de contato entre as substâncias .
Pode-se perceber que ocorreu uma transformação química, através de: mudança de cor ou variação da temperatura ou formação de um precipitado etc.
Transformação química com produção de energia
Uma transformação química pode produzir energia térmica, elétrica, luminosa...
Transformação química com produção de calor (energia térmica)
Uma das mais importantes transformações químicas com produção de energia térmica é a combustão.
* Combustão é a queima das substâncias químicas, produzindo novas substâncias e liberando calor.
Você pode realizar a experiência:
Os combustíveis podem ser sólidos, como a madeira e o carvão, líquidos, como o álcool, gasolina, querosene, óleo diesel e gasosos como o hidrogênio, o gás de cozinha .
Alguns combustíveis queimam com muita facilidade e são chamados de inflamáveis, por esse motivo deve-se tomar muito cuidado para manuseá-los.
Na combustão completa da gasolina, álcool, óleo diesel são liberados gás carbônico, vapor de água e energia térmica. A energia térmica é utilizada para mover motores de carros, caminhões, tratores.
A energia liberada na combustão do hidrogênio com o oxigênio, produzindo água, é utilizada para mover os ônibus espaciais.
A energia térmica liberada na combustão do gás de cozinha é utilizada no cozimento de alimentos, aquecimento da água nos aquecedores domésticos.
A energia liberada, na combustão em forma de calor pode ser medida em calorias ou em joule.
| Caloria: é a quantidade de calor necessária para elevar de 1o C ,a temperatura de 1 grama de água, no intervalo de 14,5 a 15,5o C. Joule: é o trabalho realizado por uma força de 1N que desloca um corpo de 1 kg,na distância de 1m. |
O gás carbônico liberado na combustão destes combustíveis é um dos responsáveis pelo efeito estufa.
As substâncias químicas têm uma energia própria acumulada nas partículas que as formam, que é a energia química. Ao sofrer uma transformação química, essas substâncias são transformadas em outras substâncias que também têm uma energia química acumulada. Quando a energia acumulada nos produtos da combustão é menor que a energia acumulada nos reagentes, essa diferença de energia será liberada na forma de energia térmica e, nesse caso, tem-se uma transformação exotérmica.
A energia química acumulada nas partículas das substâncias químicas varia
de uma substância para outra, como por exemplo, se queimarmos 1 g de gasolina e 1 g de
álcool, apesar da combustão dos dois formar gás carbônico e água, as quantidades de calor
liberadas serão diferentes.
1 g de gasolina libera 11 500 calorias
1 g de álcool libera 6 400 calorias
A gasolina tem maior poder energético que o álcool, mas também provoca um maior impacto ambiental, pois é mais poluente.
Existem outras transformações exotérmicas além da combustão, como a transformação do hidrogênio e cloro, na presença de luz, em gás clorídrico.
Transformações químicas entre ácidos e bases, formando sais e água, que recebe o nome de neutralização.
Um exemplo do tipo de transformação entre ácido e base é a que ocorre entre o leite de magnésia (solução aquosa de hidróxido magnésio (Mg(OH)2) que possui caráter básico, usado como antiácido estomacal. O leite de magnésia reage com o ácido clorídrico (HCl), existente no estômago, formando um sal, que é o cloreto de magnésio (MgCl2) e água, neutralizando o excesso de ácido que provoca a acidez (azia) estomacal. Existem outras formas de combater a azia, dependendo de se determinar a causa do excesso de produção de ácido clorídrico pelo organismo.
Produção de soda cáustica e hidrogênio a partir de sódio metálico e água: esta reação libera uma grande quantidade de calor, o hidrogênio formado (combustível) na presença do oxigênio (comburente) do ar, pega fogo, isto é, sofre combustão.
Combustão no organismo humano
As células do nosso corpo colaboram para mantê-lo com vida, cuidando do seu próprio metabolismo e formando novas células para substituir as desgastadas.
As fibras musculares devem contrair-se e descontrair-se para que os músculos trabalhem.
As células precisam de combustível para a produção de energia. O combustível das células são os nutrientes, obtidos através dos alimentos no aparelho digestivo. Através do sangue os nutrientes chegam até as células, juntamente com o oxigênio. Nas células ocorrem combustões lentas com produção de energia.
Para a combustão são necessários, o combustível, que nesse caso são os alimentos e o comburente que é sempre oxigênio.
A glicose é o alimento em condições de ser oxidado, combinando-se com o oxigênio dentro das células, com liberação de energia.
O oxigênio necessário à combustão em nível celular é coletado do ar atmosférico através da respiração, o ar atmosférico entra pelas vias respiratórias e chega aos alvéolos pulmonares. Os alvéolos pulmonares são percorridos por uma rede de vasos sangüíneos, através das paredes desses alvéolos, o sangue recebe o oxigênio necessário à combustão da glicose e elimina o gás carbônico produzido na combustão.
Os glóbulos vermelhos são formados, principalmente, de água e hemoglobina, que é um pigmento vermelho, rico em ferro. A hemoglobina liga-se, ora ao oxigênio, ora ao gás carbônico transportando-os através da corrente sangüínea.
A energia fornecida pelos alimentos é medida pela quantidade de calor liberada nas combustões que ocorrem nas células e é expressa em calorias.
A quantidade de energia em quilocalorias (kcal) por dia, necessária para os seres humanos , depende da idade , do peso, da altura e do trabalho físico que realizam.
Uma criança em fase de crescimento precisa de mais energia do que uma pessoa idosa. O homem precisa de mais calorias que a mulher, porque possui uma porcentagem maior de tecido muscular, uma pessoa de estatura elevada precisa de mais calorias que uma de estatura menor .
Monóxido de carbono, gás letal, por quê?
| Na combustão incompleta dos combustíveis nos motores de carros, caminhões, ônibus, além da água e gás carbônico é liberado, em pequenas quantidades, um gás extremamente tóxico, o monóxido de carbono (CO ). Uma quantidade equivalente a 0,4% no ar em volume é letal para o ser humano, em um tempo relativamente curto. Esse gás se combina com a hemoglobina do sangue e esta combinação é extremamente estável. Devido a esta combinação, os glóbulos vermelhos não podem transportar o oxigênio e o gás carbônico, e os tecidos deixam de receber o oxigênio. A morte ocorre por asfixia. Se um carro ficar ligado em uma garagem fechada de 4 m de comprimento, 4 m de largura e 2,5 m de altura, tendo, portanto, um volume de 40 000 litros, à temperatura ambiente e a pressão ao nível do mar, durante aproximadamente 10 minutos, a quantidade de monóxido de carbono produzido já atingirá a quantidade letal. |
Alimentos sem produtos químicos: verdade ou mentira?
Toda matéria é um produto químico, resultante da combinação de minúsculas partículas denominadas átomos, portanto, produtos químicos constituem tudo o que existe, desde as pessoas, animais plantas, roupas, alimentos etc.
O desenvolvimento da química coincide com o aumento da população mundial, porque propiciou ao homem produção de remédios, antibióticos, como forma de combater as infecções, descoberta de vacinas para a prevenção de doenças consideradas fatais ou causadoras de seqüelas irreversíveis como: a poliomielite, o sarampo, a meningite; tratamentos de água; saneamento básico; melhoria na produção e conservação dos alimentos.
Com a descoberta dos aditivos químicos houve a perspectiva de conservação de alimentos por mais tempo. A conservação também pode ser feita através da pasteurização, desidratação e congelamento.
A produção agropecuária aumentou com o uso de fertilizantes e pesticidas. Tanto o adubo natural, conhecido como esterco, como os adubos químicos, contêm os mesmos nutrientes necessários às plantas. O melhor desenvolvimento das plantas está relacionado com a dosagem correta e não com o tipo de adubo utilizado, as plantas sofrem tanto pela falta como pelo excesso de adubos. Quanto aos pesticidas, não há dúvida de que o uso indiscriminado causa grandes problemas. O que é necessário é uma conscientização quanto ao uso dos pesticidas. Alguns pesticidas não são biodegradáveis e acumulam-se nos seres vivos e no ambiente. Uma possível solução é a substituição desses pesticidas por outros biodegradáveis.
Transformação física e química com utilização de energia térmica
Muitas transformações físicas e químicas ocorrem com absorção de calor. Isto acontece porque as espécies químicas que sofrerão a transformação têm uma energia química acumulada menor que a dos produtos da transformação. É necessário fornecer calor aos reagentes para que seja atingida a energia química acumulada nos produtos.
Estas transformações são chamadas de endotérmicas.
Se você fornecer calor ao gelo, esse se transforma em água líquida e à água líquida passará para o estado de vapor, portanto, a água sofreu transformações físicas, com absorção de calor e este fica acumulado no vapor de água. Isso está de acordo com o balanço energético previsto pelo Princípio da Conservação da Energia: "A variação da energia do Universo é nula".
Conclui-se que toda passagem do estado sólido para o líquido e deste para o de vapor são processos endotérmicos.
Se uma pessoa sofre uma contusão e precisa rapidamente esfriar o local, basta colocar éter, porque para passar para o estado de vapor o éter retira o calor necessário da pele esfriando o local da lesão.
Transformação química com utilização de energia elétrica
A energia elétrica pode ser utilizada para decomposição das substâncias químicas, dando origem à novas substâncias. A esse processo damos o nome de eletrólise.
A eletrólise pode ser realizada a partir de substâncias fundidas, teríamos uma eletrólise ígnea ou a partir de substâncias dissolvidas em água, teríamos uma eletrólise aquosa.
Para ocorrer a eletrólise de uma substância é necessário que essa esteja ionizada, isto é, que haja partículas carregadas positivamente e negativamente livres. Essas partículas carregadas têm movimento e podem se deslocar para os polos negativo e positivo.
As partículas positivas são denominadas cátions e as negativas são denominadas ânions
A ionização pode acontecer, em alguns casos quando a substância é fundida e em outros, quando é dissolvida em água. -.
O sal de cozinha sofre decomposição por eletrólise, quando fundido e em solução aquosa. Mas não sofre decomposição por eletrólise no estado sólido, porque as partículas positivas denominadas cátions e negativas denominadas ânions que o formam estão presas em arranjos bem definidos, por forças de ligações muito intensas, que impedem o movimento dessas partículas para os pólos negativo e positivo, chamados eletrodos.
Para realização da eletrólise é necessário um recipiente para colocação da substância a ser eletrolisada, um gerador de corrente contínua (pode-se usar pilhas), fios condutores de corrente elétrica ligados a placas metálicas ou grafite, que funcionarão como eletrodos, positivo, denominado ânodo e negativo denominado cátodo. Os eletrodos devem ser inertes, isto é, não podem reagir com a substância que será eletrolisada.
A água é formada pela combinação do hidrogênio com o oxigênio. Pela ação da corrente elétrica podemos romper esta combinação e formar novamente hidrogênio e oxigênio.
Na eletrólise da água, o hidrogênio é liberado no polo negativo, chamado de cátodo e o oxigênio no polo positivo, chamado ânodo. Para realização da eletrólise da água é necessário dissolver-se nela uma substância básica, por exemplo, soda cáustica, ou uma ácida, por exemplo, ácido sulfúrico.
A eletrólise é muito utilizada industrialmente para obtenção e purificação de metais .
O alumínio que é utilizado na construção de antenas para televisão, fabricação de utensílios domésticos, é obtido por eletrólise ígnea de um minério chamado bauxita.
O cobre, utilizado em fios e cabos elétricos, deve ter uma pureza próxima de 100% e, para que esta pureza seja atingida, recorre-se à purificação por meio da eletrólise. Esse processo de purificação denomina-se refino eletrolítico,
A eletrólise do sal de cozinha em solução aquosa é um processo industrial muito importante, pois através dessa eletrólise obtém-se: a soda cáustica que é um produto com importantes aplicações na indústria petroquímica, têxtil, plástica, dos sabões e detergentes; o cloro que é usado no tratamento de águas, no branqueamento de produtos, na fabricação de plásticos (PVC), solventes, inseticidas e bactericidas; o hidrogênio que é usado como combustível dos ônibus espaciais, na síntese da amônia, do metanol e na produção de margarinas através da hidrogenação dos óleos insaturados.
Os "banhos" de ouro, prata em brincos, pulseiras, anéis, consistem no depósito de uma película bem fina de ouro ou prata na superfície do metal que constitui os brincos, pulseiras. Essa deposição é feita por eletrólise e esse processo é denominado galvanoplastia. ou galvanização. Quando o "banho" é de cromo, como no caso das películas depositadas em para-choques de carros, torneiras, fechaduras, o processo recebe o nome de cromação; se o "banho"for de níquel, niquelação.
Para o depósito de películas de metais sobre superfícies é necessário uma solução aquosa do sal do metal cujo "banho" será dado, uma lâmina do metal que deverá ser colocada como anodo (eletrodo positivo) e o material a ser banhado deve ser colocado como catodo (eletrodo negativo)
A eletrólise também é usada para depósito de uma película de estanho sobre lâminas finas de aço, na produção das "folhas de flandres", utilizada para obtenção de latas para armazenagem de conservas, carnes enlatadas, óleos comestíveis, óleos lubrificantes...
Esse depósito também pode ser feito, mergulhando-se a lâmina de aço em recipientes contendo estanho fundido, mas o processo eletrolítico é melhor, porque ocorre uma deposição mais homogênea e perfeita produzindo uma folha de flandres mais resistente e duradoura.
O ferro e o aço são utilizados para construção de cascos de navios, mas essas substâncias na presença de água e oxigênio, sofrem enferrujamento.
A galvanização é usada na proteção de cascos de navios contra a corrosão. Sobre o ferro ou aço faz-se a deposição de uma camada de zinco ou coloca-se uma lâmina de zinco sobre o ferro ou aço. O zinco impede o contato entre o ferro ou o aço com a água e o oxigênio ou com o ar úmido, protegendo-os contra o enferrujamento, por esse motivo o zinco é chamado de "metal suicida" ou "metal de sacrifício".
Você pode dar um "banho" de níquel em prego ou um brinquedo de ferro, para isso é necessário montar uma aparelhagem como a esquematizada abaixo:
