Fusão Fracionada e Solidificação Fracionada

Fusão fracionada

A fusão fracionada é um processo de separação de misturas de sólidos, onde o ponto de fusão dos sólidos seja diferentes. Ela é utilizada para separar ferro de chumbo, por exemplo, onde o ferro funde-se a 1536°C e o chumbo funde-se 327°C. Aquecendo o sistema ferro-chumbo o chumbo fundirá primeiramente que o ferro assim dando para fazer a separação.

Este processo pode ser feito também quando a mistura apresenta mais de 2 substâncias, mas desde que os pontos de fusão sejam diferentes.

Solidificação fracionada

A solidificação é um processo de separação de misturas parecido com o processo de fusão fracionada, a diferença é que ao invéz do ponto de fusão das substâncias utiliza-se o ponto de solidificação, ou seja, resfria-se a mistura até o ponto de solidificação de uma das substâncias, assim dando para fazer a separação. Lembrando que o ponto de solidificação das substâncias tem que ser diferentes.

Fonte:http://www.infoescola.com/quimica/fusao-fracionada-e-solidificacao-fracionada/

Gênios da Química #28: Joseph Black

 

Joseph Black (Bordéus, 16 de abril de 1728 — Edimburgo, 6 de dezembro de 1799) foi um físico e químico escocês.

Black descobriu o dióxido de carbono (que ele chamou de "ar fixo") em 1754. Em 1756 descreveu como os carbonatos se tornam mais alcalinos quando perdem o dióxido de carbono, enquanto que o recolher dióxido de carbono reconverte-os.

Em 1761 descobriu que o gelo absorve calor sem mudar de temperatura enquanto derrete. Concluiu deste fato que o calor deve ter-se combinado com as partículas do gelo e se tornado latente.

Em 1755 descobriu o magnésio.

Primeiros anos

Black nasceu em Bordéus, França, onde seu pai, que era de Belfaste, Irlanda, estava envolvido com comércio de vinho. Sua mãe era de Aberdeenshire, Escócia, e sua família também estava nos negócios de vinho. Joseph tinha doze irmãos e irmãs.Ele entrou na Universidade de Glasgow quando tinha dezoito anos de idade e quatro anos depois foi para Edimburgo para estudar medicina.

Balança analítica

Uma balança analítica de precisão

Em meados de 1750, Joseph Black desenvolveu a balança analítica baseada numa barra balanceada de peso leve em uma forma de cunha. Cada braço carregava uma panela onde as amostras ou pesos padrões eram colocados. Ela excedia em muito a precisão de qualquer outra balança e se tornou um instrumento de cientistas muito importante na maioria dos laboratórios de química.

Em 1757, ele foi indicado Regius Professor de Medicina e Terapias na Universidade de Glasgow.

Calor Latente

Em 1761 Black deduziu que aplicando calor no gelo quando o mesmo está no ponto de fusão não causa um incremento de temperatura da mistura água/gelo, porém aumenta a quantidade de água na mistura. Adicionalmente, Black observou que aplicando calor na água em ebulição não resulta no acréscimo de temperatura da mistura água/vapor, porém aumenta a quantidade de vapor. A partir dessas observações, ele concluiu que o calor aplicado se combinou com as partículas de gelo e com as de água em ebulição tornando-se latente. A teoria de Black do calor latente é a sua contribuição cientifica mais importante, e onde sua fama cientifica descansa. Ele também demonstrou que diferentes substancias tem diferentes calores específicos.

A teoria do calor latente marca o inicio da termodinâmica.

Seus estudos se provaram importantes não somente para o desenvolvimento da ciência abstrata no desenvolvimento do motor à vapor. O calor latente da água é muito parecida com muitos outros líquidos, assim dando um impulso para as tentativas com sucesso de James Watt em aumentar a eficiência de motores à vapor inventados por Thomas Newcomen. Watt adicionou um condensador separado, e manteve o cilindro na temperatura do vapor (colocando-o em um revestimento cheio de vapor) economizando uma quantidade considerável de energia por evitar o reaquecimento do cilindro a cada ciclo do motor.

Fonte:  http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_Black

Termoquímica e Termodinâmica

Apesar de denominação semelhante, a termoquímica e a termodinâmica  abordam campos de estudo bastante distintos, constituindo a primeira um capítulo da química e a segunda um capítulo da física. Além de conceituações e exemplificações, este texto visa explicitar algumas das diferenças encontradas referente aos seus objetivos e objetos de estudo, sem, no entanto, maiores aprofundamentos.

A maioria dos processos físicos e das reações químicas  é acompanhada de troca de energia (sob a forma de calor, que pode ser percebida pela utilização de um termômetro) entre reagentes e produtos, ou seja, ocorre absorção ou liberação de calor no desenvolvimento do processo. Esse calor trata-se de uma forma de energia. Entretanto, a ciência estuda a energia basicamente sob dois aspectos distintos: o calor e o trabalho. Quando a energia está sob a forma de calor é medida por meio de um termômetro e expressa em calorias; quando está sob a forma de trabalho é expressa em joules. O esquema abaixo sintetiza esse processo.

Quando a energia se apresenta sob a forma de calor é estudada na química em um capítulo chamado termoquímica; quando se apresenta sob a forma de trabalho é estudada pela física, em um capítulo denominado termodinâmica. Por definição, a termoquímica é o ramo da química responsável pelo estudo das variações caloríficas existentes em um processo, já a termodinâmica é o ramo da física que pode ser definido como aquele responsável pela caracterização do trabalho produzido em máquinas térmicas, por exemplo. Abaixo é mostrado um esquema conceitual que resume as informações apresentadas.

A unidade de medida mais utilizada para a medição do calor é a caloria, sendo que uma caloria pode ser definida como o a quantidade de calor necessária para elevar em 1°C a temperatura de 1g de água. Já para a unida de medida utilizada na medição do trabalho aparece o Joule como referência, sendo que um joule pode ser definido como o trabalho necessário para deslocar um corpo de 1N pela distância de 1m.

No que tange à termoquímica, dependendo da natureza do processo, podemos classificá-lo de dois modos distintos: aqueles que liberam calor e aqueles que absorvem calor. Um processo que libera calor é denominado exotérmico, um processo que absorve calor é denominado endotérmico. No que tange à termodinâmica, é comum atribuirmos a classificação de espontâneos para aqueles que ocorrem com desenvolvimento de trabalho mecânico e não espontâneos para aqueles nos quais há fornecimento de trabalho mecânico.

Fonte:http://www.infoescola.com/quimica/termoquimica-e-termodinamica/

Gênios da Química #16: Fritz Haber

 

Químico alemão, vencedor do Prêmio Nobel da Química de 1918, pela síntese da amônia a partir dos seus elementos. Fritz Haber nasceu em Breslau a 9 de Dezembro de 1868 e morreu em Basileia, Suiça, a 29 de Janeiro de 1934.
Estudou em Berlim, Heidelberg, Charlottenburg e Karlsruhe. Ensinou Química na Escola Superior Técnica de Karlsruhe até 1911, data em que foi para Berlim, primeiro como professor de Química-física na Universidade de Berlim e mais tarde como diretor do Instituto para Química-Física Kaiser Wilhelm.
A investigação feita por Haber (1905-1911) do equílibrio entre o nitrogênio, hidrogénio e amónia possibilitou-lhe estabelecer a temperatura e pressão exatas, bem como o catalisador que optimizava a formação da amônia. A amônia assim produzida podia ser transformada em ácido nítrico por oxidação, usando o processo de Ostwald. Este ácido tinha por fim a fabricação de explosivos de nitrato e fertilizantes.
Carl Bosh desenvolveu as etapas industriais para o processo de Haber. A perfeição do processo de Haber-Bosh encorajou a Alemanha a entrar na Primeira Guerra Mundial. Durante a guerra Haber chefiou a guerra química e dirigiu o primeiro ataque com gás cloro em Ypres (1915). O regime de Hitler ordenou que se exilasse devido à sua ascendência judaica.
Haber investigou também a termodinâmica de reações gasosas, a eletroquímica (especialmente a redução eletrolítica do nitrobenzeno), a composição de chamas e explosões de gás. 

Fonte:http://www.grupoescolar.com/pesquisa/fritz-haber-18681934.html

Saiba Mais no GrupoEscolar.com: http://www.grupoescolar.com/pesquisa/fritz-haber-18681934.html

Conteúdo Calorífico ou Calorias

 

Para realizar as tarefas do cotidiano e manter as funções vitais de seu corpo, você precisa ter energia. Essa energia é derivada e reposta através do consumo de alimentos. Ao serem queimados em nosso organismo, os alimentos liberam uma quantidade de energia que depende da composição de cada um.

Essa quantidade de energia fornecida é denominada “caloria”, cujo símbolo é o cal. Podemos definir de maneira mais exata o que representa a caloria em termos de energia, da seguinte forma:

Por exemplo, se 1,0 g de açúcar elevar a temperatura de 1000 g de água em 4°C, isso significa que 1 g de água absorve 4 cal de energia. Mas, visto que a massa considerada é de 1000 g, a energia total absorvida é de 4000 cal ou 4 kcal.

Visto que os valores de calorias dos alimentos costumam ser muito grandes, a unidade cal quase não é utilizada. Utiliza-se mais o kcal (1  kcal = 103 cal ou 1  kcal = 1000 cal).

Em muitas embalagens de alimentos aparece o símbolo Cal (note a letra maiúscula), para representar os valores energéticos dos alimentos em “calorias nutricionais”, que na realidade quer dizer kcal.

Essa unidade (Cal) é utilizada somente por algumas pessoas do campo da saúde, mas deve ser evitada, pois não faz parte do SI. Essa situação gera muita confusão não só na questão dos alimentos, mas também quando se indica a quantidade de energia que será queimada pelo organismo através dos exercícios físicos. Observe que na tabela abaixo, que indica o conteúdo calórico de alguns alimentos, usam-se (de modo não recomendado, conforme já explicado) os termos Caloria e quilocaloria (kcal), como sinônimos:

Apesar de essas unidades serem muito utilizadas, a unidade recomendada pelo SI (Sistema Internacional de Unidades) é o joule (1 cal = 4,18 J) ou o quilojoule (1 kcal = 4,18 kJ).

Na realidade, não são só os alimentos que liberam energia quando queimados. Um carvão, por exemplo, também libera energia quando queimado na forma de calor e luz. Outro exemplo é a queima da gasolina, em que 1 L libera 7 750 000 calorias. Assim, o termo “calorias” se aplica a qualquer fenômeno envolvendo trocas de calor.

Fonte:http://www.brasilescola.com/quimica/conteudo-calorifico-ou-calorias.htm

Entalpia

A termoquímica  é o ramo da química que aborda as trocas de calor entre dois sistemas. A entalpia representa o conteúdo de energia capaz de ser (potencialmente) liberado pela substância em determinado processo. Abaixo são discutidos 5 tópicos referentes a esse assunto, os quais são independentes entre si.

1. A variação de entalpia  em uma reação química pode ser calculada conhecendo-se o estado inicial e o estado final do sistema, de modo a fazer-se um balanço energética e assim determinar-se a natureza do processo, o qual será exotérmico (quando energia for liberada, a energia dos reagentes for maior do que a dos produtos) ou endotérmico (quando energia for absorvida, a energia dos reagentes for menor do que a dos produtos).

2. Considerando a reação de dissolução do cloreto de sódio em água:

NaCl(s)  +  aq.  →  Na+(aq)  +  Cl-(aq)        ∆H = -0,9 Kcal/mol,

podemos afirmar que este processo é exotérmico, o que fica evidente pelo sinal negativo encontrado na variação de entalpia (∆H), indicativo de um processo que libera energia. No caso, trata-se da dissolução de cloreto de sódio (NaCl) em água, processo que libera 0,9 Kcal por mol de NaCl diluído.

3.  A reação 2CO2  → 2CO  +  O2 apresenta ∆H positivo. Assim pode-se afirmar que essa reação apresenta natureza endotérmica, pois trata-se de uma reação que somente ocorre quando absorve calor do meio ambiente. Esse processo, como todos de natureza endotérmica, não é espontâneo.

4. O preparo de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) em água ocorre com desenvolvimento de energia térmica e consequente aumento de temperatura, indicando tratar-se de um processo de natureza exotérmica. Esse processo está equacionado abaixo.

NaOH(s)  +  aq.  →  Na+(aq)  +  OH-(aq)      +   calor

Na reação em questão, a energia liberada é tão elevada que não há necessidade de instrumentação para percebê-la, o que se pode facilmente conseguir ao se adicionar NaOH (conhecido comercialmente por soda cáustica, quando em baixo grau de pureza), uma vez que o recipiente aumenta muito de temperatura.

5. O conteúdo de energia de cada substância participante de uma reação química (a quantidade de energia que cada substância poderá liberar em um processo exotérmico) é uma propriedade denominada entalpia, e está associada às ligações química encontradas na molécula. A entalpia pode ser compreendida como uma energia que a molécula libera ou absorve quando as suas ligações químicas são rompidas e outras ligações são formadas, sendo que gasta-se energia para romper uma ligação e obtém-se energia na sua formação.

Fonte:http://www.infoescola.com/quimica/topicos-em-termoquimica-entalpia/

Lei de Hess

Numa reação química, o balanço total de energia resulta na denominada variação de entalpia. Desse modo, se um processo é intermediado por vários outros, as diversas variações de entalpia, quando somadas, resultam numa final.

Observe a reação de síntese do metano:

C_(grafite) + 2 H_2(g) ⇔ CH_4(g) ΔH = – 17,82 kcal

Através da variação entálpica, percebe-se que a reação é moderadamente exotérmica. Entretanto, não é tão direta quanto parece. Muitas vezes, uma dada reação química é consequência de várias outras.

A síntese de metano é exemplo de uma sucessão de reações químicas com variações de entalpia particulares:

C_(grafite) + O_2(g) ⇔ CO_2(g) ΔH = – 94,05 kcal

H_2(g) + ½ O_2(g) ⇔ H₂O_(l) ΔH = 68,32 kcal

CO_2(g) + 2 H₂O_(l) ⇔CH_4(g) + 2 O_2(g) ΔH = + 212,87 kcal

Observe que se multiplicarmos a segunda equação por 2, de modo a balancear as moléculas de água na soma de todas as equações, obteríamos a reação final de grafite e hidrogênio gerando metano:

C_(grafite) + O_2(g) ⇔ CO_2(g) ΔH = – 94,05 kcal

(H_2(g) + ½ O_2(g) ⇔ H₂O_(l) ΔH = -68,32 kcal).2                                +

CO_2(g) + 2 H₂O_(l) ⇔CH_4(g) + 2 O_2(g) ΔH = + 212,87 kcal

C_(grafite) + 2 H_2(g) ⇔ CH_4(g) ΔH = – 17,82 kcal

Ou seja, mesmo que uma possível reação direta entre hidrogênio e carbono fosse possível, teria a mesma variação entálpica que a soma das variações das reações intermediárias. Observe que embora a entalpia na segunda reação seja negativa, após a multiplicação por 2, ela continuará negativa (a “regra de sinais” da matemática não deve ser utilizada aqui).

Assim é enunciada a lei de Hess:

A variação entálpica de uma reação química depende apenas dos estágios inicial e final da mesma. Não importando, portanto, os processos intermediários.

Essa lei pode ser aplicada a qualquer sistema de equações quando se deseja definir a variação de entalpia total. Mas, vale lembrar que invertendo a equação, troca-se o sinal do ΔH correspondente a ela; do mesmo modo, multiplicando a equação por um número qualquer, multiplica-se o ΔH pelo mesmo número.

Fonte: http://www.infoescola.com/quimica/lei-de-hess/

Vídeo Aula #11: Termoquímica - Reações Endotérmicas e Exortérmicas

Vídeo Aula #9: Termoquímica

Exercício de Termoquímica

Exercícios:
1. (Fuvest-SP) Determinou-se o calor de combustão de um alcano obtendo-se o valor 3886 kJ/mol de alcano. Utilizando os dados da tabela a seguir, conclui-se que este alcano deve ser um:

* Reagentes e produtos gasosos a 25 °C e 1 atm.


 

2. (UA-AM) Reação exotérmica é aquela na qual:

1 - há liberação de calor.
2 - há diminuição de energia.
3 - a entalpia dos reagentes é maior que a dos produtos.
4 - a variação de entalpia é negativa.

Estão corretos os seguintes complementos:
a. Somente 1.
b. Somente 2 e 4.
c. Somente 1 e 3.
d. Somente 1 e 4.
e. 1, 2, 3 e 4. 

3. (Unicamp-SP) Agora sou eu que vou me deliciar com um chocolate diz Naná. E continua: — Você sabia que uma barra de chocolate contém 7% de proteínas, 59% de carboidratos e 27% de lipídios e que a energia de combustão das proteínas e dos carboidratos é de 17 kJ/g e dos lipídios é de 38 kJ/g aproximadamente?
Se essa barra de chocolate tem 50 g, quanto de energia ela me fornecerá? 

4. (Fuvest-SP) De acordo com os dados: 

Respostas:
1. b.
2. e.
3. 1074 kJ.
4. 1720 kcal.

Fonte:http://guiadoestudante.abril.com.br/estudar/quimica/termoquimica-677397.shtml

Termoquímica

Uma reação química é aquela em que uma ou mais substâncias reagem (sendo, portanto, chamadas de reagentes) para produzir uma ou mais novas substâncias (chamadas de produtos). Isto pode ocorrer com liberação ou absorção de energia térmica.

A Termoquímica estuda essas liberações ou absorções de energia que ocorrem nas reações químicas.







Fonte:http://guiadoestudante.abril.com.br/estudar/quimica/termoquimica-677397.shtml